双轴转台轴不正交对跟踪雷达定位的影响分析及误差修正方法

王伟锋

摘 要：对跟踪雷达的原理做了简单概述，说明了双轴转台在跟踪雷达中的作用。对雷达坐标系进行了定义，分析了双轴不正交对雷达测量值坐标的影响，给出了误差计算方法。提出了误差修正方法，可有效减小双轴转台的机械加工压力。

关键词：双轴转台；雷达坐标系；误差修正

中图分类号： P225.7 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）26-160-2

0 引言

跟踪雷达相较于传统引导雷达具有较高的定位精度，双轴转台是跟踪雷达的角度传感单元，其定位精度对跟踪引导雷达的定位精度具有决定性作用。在工程应用中，双轴转台的轴不正交度是其误差组成的重要部分，分析双轴转台轴不正交对跟踪引导雷达定位的影响，并对跟踪雷达的误差分析提供参考，本文提出的误差修正方法可有效缓解转台的加工压力。

1 双轴转台在跟踪雷达中的作用

跟踪雷达原理见图1，天馈系统安装于双轴转台，跟踪雷达对目标实施跟踪时，控制系统驱动双轴转台带动天馈系统指向目标，误差解算系统对测量信号进行处理、解算后形成方位、俯仰误差及距离反馈信息，同时双轴转台为跟踪雷达提供方位、俯仰双轴角度反馈信息。控制系统将双轴角度反馈和双轴误差反馈信息进行融合后，生成定位数据。

2 定义坐标系

雷达测量结果通常采用极坐标表示，它以雷达转台回转中心为极点，以转台方位零度指向在水平面的投影为极轴，我们通常称之为雷达系。定义目标在水平面的投影和极点的连线与极轴的夹角为方位角，目标和极点的连线与水平面的夹角定义为俯仰角。目标P在雷达系的坐标可表示为（L，α，β），L是目标与极点的距离，α为方位角，β为俯仰角。

3 双轴不正交度对跟踪雷达定位的影响

不考虑其他因素的条件下，目标在雷达系的方位角、俯仰角分别等于天馈系统指向目标时双轴转台的方位角度、俯仰角度。但是在工程应用中，由于机械加工因素存在，所有双轴转台的方位轴与俯仰轴的夹角很难做到正交，双轴的不正交会对双轴转台定位乃至跟踪引导雷达定位带来误差。

可见，转台的双轴不正交度对跟踪引导雷达的测距没有影响（对天馈系统的极化方向影响导致测距影响本文不进行讨论），方位角度和俯仰角度存在测量误差，并且，方位角度和俯仰角度的测量误差在双轴不正交度确定时只随俯仰角度的变化而变化。采用不同不正交度对测量误差进行仿真，结果如图3、图4所示。

4 误差修正方法

在双轴转台进行机械加工时，可对其双轴不正交度进行测量，设双轴转台的轴不正交度为θ，那么在应用中可按式1进行修正。双轴转台的轴不正交度的测量精度为ζ，那么采用修正方法后的误差如下：

5 综述

在工程应用中，由于机械加工或其他因素影响，双轴转台的轴不正交度往往无法使用要求，根据本文给出的误差修正方法只需对轴不正交度进行精确测量，即可完成误差修正。在工程应用时可适当放宽双轴不正交度要求，可有效缓解双轴转台机械加工的压力。

参 考 文 献

[1] [美] David K.Barton雷达系统分析与建模[M].北京：电子工业出版社，2007.

[2] 石章松，等.目标跟踪与数据融合理论及方法[M].北京：国防工业出版社，2010.