雷达测量中的速度折射误差修正方法研究

【摘要】：雷达作为探测目标最主要手段之一,已经在军事、民事及科研等方面得到了广泛的应用,尤其在军事领域,各种体制的雷达已成为现代战争中不可或缺的探测设备之一。为了实现目标的精确定位与速度测量,雷达系统的测量参数必须满足一定的精度要求。对于当代雷达,硬件系统的精度、信号与数据处理的方法已经不再是困扰雷达精度的问题,制约雷达精度最重要的要素变成了大气对电波的折射效应。目前,在雷达对目标进行探测、定位和跟踪等作用中,要想提高雷达测量量的精度,就一定要对雷达测量参数进行折射误差修正。随着雷达技术的发展,雷达定位精度的技术研究已经比较成熟,而雷达测量的速度量修正方法和精度还有待进一步的加强。根据雷达不同的测速系统,其探测机理和测量参数也不尽相同,因此大气折射误差修正的方法也有较大的差别,且各种方法的精度和运算的复杂程度也不相同。本文主要研究常用的基于多普勒原理的距离变化率折射误差修正方法。本文首先讲述了雷达的多普勒测速原理、大气折射误差的基本原理及基本公式,并给出了大气折射对雷达测速的影响。随后讲述了单站和多站雷达在大气中距离变化率的修正方法。在均匀大气层中,针对单站雷达测速常使用微分迭代或者积分迭代的方法得到目标距离变化率误差的不足,给出了一种基于方向余弦的大气折射误差高精度修正算法,并从仿真实验的结果说明该方法的可行性。在不均匀大气层中,则采用射线规范方程法对测速雷达定位及测速参数进行电波折射修正,并取得了有效的成果。对于多测速雷达系统给出了均匀大气层中3RR(5)雷达系统和连续波干涉仪系统的距离变化率折射误差修正方法,以及在不均匀大气中距离变化率的误差修正法。最后,针对近年来采用的一种结构简单、测量参数少、测量精度比较高、并且灵活性强、布站方便等优点的全测速体制雷达,初步研究了这种全测速条件下且不需其他外测设备提供初值的速度量折射误差修正方法,并进行相关分析。