[發(fā)明專(zhuān)利]一種低角雷達(dá)電波折射誤差在線(xiàn)修正方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510426385.2
• 申請(qǐng)日: 2015-07-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105093195A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張瑜;王召迎;張潔寒;楊豪強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河南師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S7/40
• 分類(lèi)號(hào): G01S7/40
• 代理公司: 新鄉(xiāng)市平原專(zhuān)利有限責(zé)任公司 41107
• 代理人: 路寬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)測(cè)量誤差修正方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低角雷達(dá)電波折射誤差在線(xiàn)修正方法。

背景技術(shù)

提高雷達(dá)的測(cè)量定位精度是導(dǎo)航、衛(wèi)星和測(cè)控等應(yīng)用領(lǐng)域的必要條件。隨著組成雷達(dá)系統(tǒng)的電子元器件本身精度的提高以及相關(guān)數(shù)據(jù)處理方法的優(yōu)化，大氣環(huán)境引起的電波折射誤差已成為限制雷達(dá)測(cè)量精度進(jìn)一步提高的主要因素。

雷達(dá)探測(cè)空中目標(biāo)時(shí)，電波要通過(guò)大氣(包括對(duì)流層和電離層)環(huán)境。大氣環(huán)境的不均勻性使得電波在大氣中傳播時(shí)產(chǎn)生折射效應(yīng)，電波射線(xiàn)沿曲線(xiàn)而不是沿直線(xiàn)傳播，且傳播速度小于光速，使得雷達(dá)測(cè)量參數(shù)產(chǎn)生折射誤差，進(jìn)而影響雷達(dá)定位精度。要進(jìn)一步提高雷達(dá)定位精度，必須進(jìn)行電波折射誤差修正。由于大氣的水平不均勻性很小，因此折射誤差只考慮距離誤差和仰角誤差，而不需要考慮方位角誤差。目前，絕大多數(shù)學(xué)者利用實(shí)測(cè)大氣環(huán)境參數(shù)，采用基于積分形式的射線(xiàn)描跡法進(jìn)行電波折射誤差的計(jì)算和修正，由于該方法需要測(cè)量大氣環(huán)境參數(shù)和積分運(yùn)算，需要的處理時(shí)間很長(zhǎng)，因此它只適用于靶場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)基地的雷達(dá)系統(tǒng)，而不適用于實(shí)際應(yīng)用中需要在線(xiàn)(實(shí)時(shí))進(jìn)行電波折射誤差修正的雷達(dá)系統(tǒng)。

目前已有的電波折射誤差實(shí)時(shí)修正方法主要有兩類(lèi)，一類(lèi)是利用微波輻射計(jì)測(cè)量雷達(dá)電波射線(xiàn)經(jīng)過(guò)大氣環(huán)境的熱噪聲，利用馬可(Marcor)技術(shù)得到熱噪聲與折射誤差的關(guān)系，進(jìn)而進(jìn)行折射誤差修正。但是這種方法一是只能進(jìn)行距離折射誤差修正，不能進(jìn)行角度折射誤差的修正，修正參數(shù)不完整；二是它得到的折射誤差只是從雷達(dá)到無(wú)限遠(yuǎn)處的誤差量，不是雷達(dá)到目標(biāo)之間的誤差量，修正范圍大于實(shí)際電波通過(guò)區(qū)間，擴(kuò)大了誤差量。另一類(lèi)是對(duì)某些參數(shù)進(jìn)行理想化近似的簡(jiǎn)化修正法，它不僅需要進(jìn)行大量的前期數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作，而且修正精度較低，只能適用于參與統(tǒng)計(jì)的典型地區(qū)的雷達(dá)系統(tǒng)。

為了滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用中的雷達(dá)系統(tǒng)的電波折射誤差在線(xiàn)修正，進(jìn)一步提高雷達(dá)定位精度，有必要研發(fā)一種低角雷達(dá)電波折射誤差在線(xiàn)修正方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種低角雷達(dá)電波折射誤差在線(xiàn)修正方法，當(dāng)雷達(dá)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，將雷達(dá)測(cè)量參數(shù)(距離和角度)通過(guò)由GPS接收機(jī)、地面大氣折射率測(cè)量?jī)x、大氣剖面數(shù)據(jù)庫(kù)、控制與數(shù)據(jù)處理器和有關(guān)接口電路等組成的裝置得到消除大氣折射誤差的雷達(dá)定位參數(shù)，用該參數(shù)進(jìn)行目標(biāo)的定位，提高雷達(dá)的定位精度。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案，一種低角雷達(dá)電波折射誤差在線(xiàn)修正方法，其特征在于包括以下步驟：(1)由雷達(dá)天線(xiàn)處的GPS接收機(jī)得到雷達(dá)天線(xiàn)的地理位置和工作月份，并通過(guò)數(shù)據(jù)接口輸送到控制與數(shù)據(jù)處理器中；(2)控制與數(shù)據(jù)處理器根據(jù)雷達(dá)的地理位置和工作月份，在大氣剖面數(shù)據(jù)庫(kù)中找尋和確定所需要的大氣模型；(3)大氣折射率測(cè)量?jī)x對(duì)雷達(dá)處的地面大氣折射率進(jìn)行測(cè)量，并將地面大氣折射率測(cè)量值通過(guò)數(shù)據(jù)接口輸送到控制與數(shù)據(jù)處理器中；(4)控制與數(shù)據(jù)處理器根據(jù)大氣折射率測(cè)量值對(duì)步驟(2)中確定的大氣模型進(jìn)行參數(shù)確定，得到只含未知數(shù)高度h的實(shí)用大氣剖面；(5)雷達(dá)測(cè)量參數(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)接口輸送到控制與數(shù)據(jù)處理器中；(6)在控制與數(shù)據(jù)處理器中，根據(jù)確定的大氣剖面和雷達(dá)測(cè)量參數(shù)，利用差分電波折射誤差修正方法計(jì)算電波折射誤差，并將雷達(dá)測(cè)量參數(shù)進(jìn)行誤差修正，得到修正結(jié)果；(7)將修正后的雷達(dá)測(cè)量參數(shù)再輸送到雷達(dá)的定位處理單元進(jìn)行目標(biāo)精確定位；(8)將雷達(dá)折射誤差進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。

進(jìn)一步限定，所述的大氣剖面數(shù)據(jù)庫(kù)的建立方法具體包括以下步驟：

(1)根據(jù)我國(guó)常用雷達(dá)所處地理位置和無(wú)線(xiàn)電氣象環(huán)境變化特點(diǎn)，采用柵格技術(shù)劃分區(qū)域，在東經(jīng)700到1350范圍內(nèi)按10間隔進(jìn)行劃分，在北緯150到550范圍內(nèi)按0.10間隔進(jìn)行劃分，劃分后建立的柵格數(shù)為26000個(gè)；

(2)確定每個(gè)柵格內(nèi)的大氣實(shí)測(cè)剖面，根據(jù)目前我國(guó)現(xiàn)有大氣剖面探測(cè)站的位置，從全國(guó)大氣探測(cè)站的探測(cè)數(shù)據(jù)中找出對(duì)應(yīng)柵格20年內(nèi)的大氣實(shí)測(cè)剖面數(shù)據(jù)，每天兩組數(shù)據(jù)，每個(gè)站共有14600組，如果柵格內(nèi)有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，則該柵格內(nèi)的數(shù)據(jù)即為實(shí)測(cè)大氣剖面數(shù)據(jù)，如果柵格內(nèi)沒(méi)有實(shí)測(cè)大氣剖面數(shù)據(jù)，根據(jù)相鄰四個(gè)柵格內(nèi)的實(shí)測(cè)大氣剖面數(shù)據(jù)，利用拉格朗日插值公式求得該柵格內(nèi)的大氣剖面，最后使得每個(gè)柵格內(nèi)都有20年的大氣剖面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；

(3)確定大氣模式，通過(guò)對(duì)比各種大氣模式，最后選用高精度的大氣剖面分段模式，即