單脈沖雷達(dá)速度量折射誤差高精度修正策略分析

賈志飛

摘 要：現(xiàn)階段，單脈沖雷達(dá)在高精度外彈道測量體系中具有非常重要的地位，提高其測量精度對于高精度外彈道測量水平的整體提升意義重大。然而提升單脈沖雷達(dá)的測量精度就需要對全部測量參數(shù)進(jìn)行電波折射誤差修正。在參閱大量相關(guān)研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，針對單脈沖雷達(dá)測速參數(shù)折射誤差修正精度普遍較低的問題，對雷達(dá)速度量折射誤差高精度修正策略展開探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：單脈沖雷達(dá)；測量精度；折射誤差修正；速度

中圖分類號：TJ012 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.10.109

單脈沖雷達(dá)是測量空中飛行體速度和高度最常用的一種測量設(shè)備，利用它我們可以完成對目標(biāo)位置參數(shù)以及其速度變化量的精確測量工作。單脈沖雷達(dá)通常是主動式的有源雷達(dá)，主要是通過電磁波的散射效應(yīng)來完成對目標(biāo)的參數(shù)測量。但在測量空中飛行體時，電磁波會在大氣中傳播。由于空氣介質(zhì)會對電磁波產(chǎn)生一定的折射效應(yīng)，因此使得雷達(dá)測量存在一定的折射誤差，從而降低了測量的精度。為了提高雷達(dá)測量的精度，就需要對大氣折射誤差進(jìn)行科學(xué)、合理的修正。

1 雷達(dá)電波折射誤差修正的研究綜述

基于雷達(dá)在電子技術(shù)、航天技術(shù)、軍事技術(shù)等多個領(lǐng)域中的重要作用，其發(fā)展和應(yīng)用也受到了國內(nèi)眾多學(xué)者的關(guān)注和研究，其中對雷達(dá)電波折射誤差修正方法進(jìn)行研究的學(xué)者和文獻(xiàn)也有很多，并且所研究的雷達(dá)體制也囊括了光學(xué)雷達(dá)、連續(xù)波雷達(dá)以及脈沖雷達(dá)、干擾儀等多個方面，比如張瑜等人開展的《光學(xué)雷達(dá)大氣折射誤差修正方法研究》，劉宗偉等人開展的《微波輻射計在雷測數(shù)據(jù)折射誤差修正中的應(yīng)用》，等等。如今，這些研究成果在實(shí)際工作中已經(jīng)得到了應(yīng)用，并且也取得了良好的成效。然而，這些電波折射誤差修正方法更多的是側(cè)重于大氣折射對雷達(dá)定位所產(chǎn)生的影響，很少或者基本沒有考慮雷達(dá)測量的速度量折射所造成的誤差。眾所周知，對空中飛行體的速度量測量也是我們判定其飛行狀態(tài)的一個重要指標(biāo)，而大氣折射不僅能造成雷達(dá)定位誤差，同樣也能引起測速誤差，所以說，修正速度量測量誤差也是提高測量精度的重要途徑。

此外，使用距離變化的時間差分對速度折射誤差進(jìn)行估算是當(dāng)前單站雷達(dá)進(jìn)行速度量測量折射誤差修正最主要的方法。但在具體使用過程中，這種方法存在明顯的缺陷，其僅僅是根據(jù)距離折射誤差的時間差分估算距離變化率中對應(yīng)的折射誤差，很容易受到距離折射誤差殘差以及差分時間的限制，因此修正精度比較低。與此同時，由于差分時間最終需要根據(jù)雷達(dá)對信號的采樣時間來確定，且差分時間對折射誤差估算又有較大的影響，因此這種方法實(shí)際利用的難度比較大。

2 速度量折射誤差高精度修正策略

2.1 常用的速度量折射誤差修正策略

對于單脈沖雷達(dá)來說，目前最常用的折射誤差修正策略就是速度量折射誤差修正方法。它是通過計算距離變化的微分得到的。利用這種方法計算速度量折射誤差并進(jìn)行修正存在三個方面的問題：①雷達(dá)的采樣都是離散數(shù)據(jù)，缺乏連續(xù)性和實(shí)時性，并且只能通過差分進(jìn)行計算，并沒有辦法進(jìn)行微分計算；②由于時間差分在計算中的作用比較大，因此其變化對計算結(jié)果具有很重要的影響——任何微小的變化都會造成很大的影響，所以計算結(jié)果的精準(zhǔn)度難以得到有效的保障；③時間差分的影響再加上距離折射誤差殘差的影響，大大降低了誤差計算的準(zhǔn)確性。這種誤差計算方法的不準(zhǔn)確性在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)得到了證實(shí)，但其操作簡便，計算起來也相對簡單，所以說仍然是速度量折射誤差修正的常用方法。

2.2 距離變化率折射誤差修正策略

諸多研究表明，雷達(dá)測速中所產(chǎn)生的折射誤差主要是因?yàn)榇髿庹凵湫?yīng)改變了多普勒頻率的傳播方向所造成的，根本性的原因是視在電波路徑和真實(shí)路徑不相一致。雷達(dá)測速時，視在電波路徑是個彎曲的曲線，它所測量出的視在距離變化率（在這里用Re表示）與雷達(dá)真實(shí)路徑（其是條直線）測量出的真實(shí)距離變化率（用Ro表示）之間是存在差距的。而這兩者間差距就是距離變化率誤差。所以說，距離變化率折射誤差可以通過計算視在電波路徑和雷達(dá)真實(shí)路徑得出，然后再進(jìn)行有效的誤差修正，從而提升單脈沖雷達(dá)測量速度的精準(zhǔn)度。

與常用的速度量折射誤差修正策略相比，距離變化率折射誤差修正策略具有精準(zhǔn)度更高、誤差更小的顯著優(yōu)勢。在具體實(shí)踐中，距離變化率折射誤差修正策略比速度量折射誤差修正策略的效率能高出20%以上。但其劣勢也非常明顯——不僅計算量較大、操作復(fù)雜，計算結(jié)果也容易受到時間差分的影響，小小的操作失誤和計算失誤都會嚴(yán)重影響計算結(jié)果。

3 結(jié)束語

總的來說，單脈沖雷達(dá)的速度量折射誤差高精度修正工作具有較高的專業(yè)性、技術(shù)性和復(fù)雜性。想要做好這項(xiàng)工作，還需要我們對單脈沖雷達(dá)的技術(shù)性能和工作環(huán)境進(jìn)行綜合分析，并輔以大量的實(shí)驗(yàn)工作進(jìn)行印證。在總結(jié)出規(guī)律、計算方法和測量方法之后，再付諸到實(shí)踐工作中，讓其在提升雷達(dá)測量精度中發(fā)揮應(yīng)有的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]朱澤鋒. 單脈沖測量雷達(dá)標(biāo)校對測量精度的決定作用[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015（24）.

[2]趙樂至，武昱，唐佩佳，等. 雷達(dá)大氣折射誤差修正快速算法[J]. 四川兵工學(xué)報， 2012（05）.

[3]張瑜，赤娜，胡笑君. 光學(xué)雷達(dá)大氣折射誤差修正方法研究[J]. 電光與控制， 2009（05）.

[4]劉宗偉，劉夫體，甘友誼，等. 微波輻射計在雷測數(shù)據(jù)折射誤差修正中的應(yīng)用[J]. 電波科學(xué)學(xué)報，2011（06）.

〔編輯：胡雪飛〕