[發明專利]利用北斗一號終端進行雷達系統誤差估計的方法

無效

• 申請號: 201010140950.6
• 申請日: 2010-04-07
• 公開（公告）號: CN101839976A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 吳澤民;王海;任姝婕;張娟
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種雷達系統誤差估計方法，尤其涉及一種利用北斗一號終端進行雷達系統誤差估計的方法，屬于雷達校準領域。

背景技術

雷達的系統誤差是測量值(包括距離、方位角、高度角)出現的固定偏移，在相當長的時間內保持相對固定，其產生的原因也多種多樣。估計雷達的系統誤差，并且在測量值中對它進行補償，對提高雷達探測精度、改進多雷達數據融合的性能有重要作用。估計系統誤差的過程叫做配準或校準(Registration)。

二維平面觀測情況下的雷達系統誤差估計方法是以最大似然法為基礎，需要多次迭代才能得到最終的估計值。而且該方法對三坐標雷達系統誤差的估計存在較大誤差，關鍵的原因是它對目標位置進行了平面投影近似，當目標位置距離雷達較遠時，地球曲率的影響就不能忽略了。對最大似然法可以做出各種改進，能提高系統誤差的估計精度，但是它仍然存在對三坐標雷達的限制。

在基于ECEF坐標系的雷達系統誤差校準方法中，假設有兩部分別具有不同系統誤差的雷達，如果兩部雷達同時觀測到了公共目標，那么利用對公共目標觀測值在ECEF坐標系中的差值，可以用最小二乘法得到各自的系統誤差。該方法收斂速度較慢，而且公共目標的選取難以確定。

當雷達間的時間異步時，它們相互進行系統誤差估計的方法需要做適當修正。該方法以目標狀態外推作為基礎，給出了外推后的位置和協方差表示，從而給出了異步雷達的系統誤差估計值。該方法進一步放松了誤差估計時對雷達工作條件的假設。

這些估計算法都要求存在公共目標，而且對公共目標進行較長時間觀測，得到足夠多數量的觀測樣點，保證計算能最終收斂。在無任何先驗知識的前提下，受單部雷達目標跟蹤精確性、航跡相關算法的影響，在對系統誤差進行補償前，做出正確的航跡相關是不容易的。不能準確地判定航跡相關，也就無法確定多部雷達的公共觀測目標。所以在實際應用中，雷達的配準還在采用試飛校準的方法，從試飛計劃的制定到測試數據的分析，需要花很多時間和人力，測試過程相當煩瑣。

北斗衛星是我國自主研發的衛星導航定位系統，其中“北斗一號”系統有三顆地球同步衛星，通過定位終端與中心站間的交互，實現局部范圍內的有源定位。經過改進，“北斗一號”也可以實現被動方式定位。目前北斗已經發展到“北斗二號”，采用了與GPS相似的機制，但是還沒有部署完成。“北斗一號”除了可以進行定位、授時外，還可以在北斗終端間進行短消息的發送。“北斗一號”以協調世界時(UTC)表示系統時間，該時間的授時精度可以達到20ns，其定位精度可以到20米，遠小于常用警戒雷達、搜索雷達等常用傳感器的測量誤差，能滿足雷達系統誤差估計的需要。

發明內容

本發明針對背景技術中雷達系統誤差估計方法存在的缺陷，而提出一種充分利用北斗一號終端的定位、授時和短消息通信能力進行雷達系統誤差估計的方法。

本發明的利用北斗一號終端進行雷達系統誤差估計的方法，包括如下內容：

(一)硬件設備組裝

將北斗一號終端裝載于飛行器上，并設定飛行器的有效位置區間、最大飛行速度和最大加速度；

將地面配準設備與雷達的目標輸出接口和授時信號接口連接，地面配準設備同時還連接北斗一號接收機；

(二)信息處理

1)、放飛飛行器，北斗一號終端通過北斗衛星系統的短消息空中接口，將飛行器當前的實時位置信息發送至北斗一號接收機，北斗一號接收機將接收到的實時位置信息再發送至地面配準設備；

2)、雷達對飛行器下發的引導空域進行跟蹤，并將其掃描獲取的飛行器狀態數據發送至地面配準設備；

3)、地面配準設備同時接收以上兩種途徑獲得的飛行器數據信息，并根據設定的飛行器最大飛行速度和最大加速度完成公共目標的選取，利用時間戳對匹配成功的公共目標數據進行濾波，最后利用Kalman濾波器估計出雷達的系統誤差。

本發明利用北斗一號終端的定位、授時和短消息通信能力，在雷達與已知飛行器間建立目標位置信息的配對關系，從而計算出雷達的系統誤差。該方法不但保證了雷達系統誤差估計的精確性，而且具有很強的實際可操作性，從根本上改變了現有算法存在的公共目標選取困難、耗時耗力的問題。

附圖說明

圖1是本發明方法的原理示意圖。

圖2是地面配準設備的結構示意圖。

具體實施方式

本發明實施包括兩部分內容：1、多途徑公共目標位置信息獲取方法，由北斗一號終端與飛行器組合的空中設備以及待校準雷達、北斗一號接收機與配準設備組合的地面設備來實現，兩路目標位置信息同時提交給地面配準設備；2、基于Kalman濾波器的系統誤差估計過程。