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专利名称：雷达外场天线零位校准方法
技术领域：
本发明提供一种对雷达天线零位进行校准的方法。
背景技术：
目前雷达装配在飞机上使用一段时间后均不同程度出现制导系统角度跟踪參数飘移的问题，參数飘移将引起制导修正时间大大增加，问题严重的将导致无法精确搜索定位，对飞机的安全形成了严重威胁。制导系统角度跟踪參数飘移问题牵涉到的设备很多，与雷达天线角度參数与载机上其它设备状态(如惯导等)都会相关，当外场出现雷达天线角度错误问题时首先需要做的是隔离故障，判断到底是雷达天线自身零位飘移问题还是载机中其它设备的问题，而目 前在外场缺乏可在原位判断雷达自身零位參数的设备，只能将雷达拆卸下来后返回维修站进行标校才能隔离故障，费时费力，对飞行任务影响大。现在雷达厂家在校准天线过程中采用了双经纬仪系统进行光学測量，由于双经纬仪系统设备量庞大，使用烦琐，限制了其在排故、校准方面的应用。本专利发明就是为了解决这ー问题，展开了对外场原位雷达天线零位标校方法的研究。

发明内容
本发明的目的在于提供一种雷达天线零位进行校准的方法，在外场不拆卸雷达单元的条件下能够在原位对机载雷达制导系统中角度跟踪參数出现问题后进行故障隔离，可判断出是否是因为雷达天线零位飘移导致了该故障；同时还可用于雷达天线的定检，对雷达天线的机械參数零位和电參数零位进行测量和标校。在雷达日常维护和重大任务执行前应用这一套测试方法可以确认载机制导系统的工作状态，确保载机状态良好，将大大提高飞机执行任务的成功率。本校准方法设计中创新采用了通用测绘仪表全站仪对雷达天线和辐射喇叭天线进行光学測量，可对雷达天线角度进行精确测量。本设计中针对用户均不是专业测绘人员的特点，将操作流程和各项參数计算进行了软件集成，操作人员根据软件提示分别对八个标志点利用全站仪进行測量后，本系统自动记录各点的三维坐标，并进行一系列的线、面、角拟合和计算，最終自动给出方位、俯仰等角度參数，測量和计算中介过程简洁，无需操作人员额外干预，大大降低操作人员专业要求和工作量，提高工作效率。本校准方法设计中创新的采用了光学測量和雷达角度电參数測量进行对比的方法进行定检和标校，解决了以往无法对雷达天线任意定位角度标校的难题。


图I是本发明提供的測量点三维角度示意图
图2是本发明提供的方位角投影示意3是本发明提供的俯仰角投影示意4是本发明提供的设备架设示意图
具体实施例方式现场使用示意图见图4，具体测试流程如下在距离雷达天线正前方约10米处架设福射喇ロ入天线，调整喇bA天线的方向对准雷达天线。在辐射喇叭附近架设目标模拟器，连接好目标模拟器与辐射喇叭间的射频电缆，连接好目标模拟器电源。 在距离雷达天线正前方约5米处架设全站仪，连接好全站仪与计算机将的数据传输电缆。打开雷达天线罩，使雷达天线安装面各标志点在全站仪所在的位置均可视。开启计算机，按照软件提示进行以下操作。 开启全站仪，进行水平调零。利用全站仪按顺时针方向对雷达天线安装面的四个标志点(A、B、C、D)进行三维坐标测量，同时计算机进行数据采集。利用全站仪按顺时针方向对辐射喇叭天线的四个标志点(1、2、3、4)进行三维坐标测量，同时计算机进行数据采集。完成数据采集后计算机软件进入数据处理阶段，最終处理出方位角和俯仰角。(本例中处理出的方位角为2度20分52. 2秒，俯仰角为I度49分30. 4秒)撤收全站仪。开启目标模拟器电源，设置好相应的工作频率、速度、距离等參数。开启雷达并进入辐射状态。雷达对目标模拟器生成的目标进行捜索、截获和跟踪操作。待雷达跟踪稳定状态后记录下此时雷达天线的方位角和俯仰角參数。(本例中处理出的方位角为2度24分2. I秒，俯仰角为I度51分44秒)状态判断，将光学測量所得到的參数与雷达实测的參数进行对比，若雷达实测误差大于0. 2度则表明雷达天线需进行重新调零，若实测误差小于0. 2度则表明雷达天线状态良好，若飞机制导系统还存在角度跟踪故障则建议对载机其它单元进行检查。(本例方位角差为3分9. 9秒(约0. 05度)，俯仰角差为2分13. 6秒(约0. 04度)，误差均小于0. 2度，雷达状态正常)关闭目标模拟器电源，撤收辐射喇叭天线，关闭雷达天线罩，测试结束。
权利要求
1.机载雷达天线零位校准方法，其特征在于包括以下步骤 第一步，设备架设 在载机正前方5米出架设全站仪一台。在载机正前方10米处架设辐射喇叭一个，喇叭天线高度约3米，喇叭天线口对准雷达天线中心，喇叭天线下放置一台目标模拟器。连接好系统电缆。
第二步，三维坐标测量 利用全站仪对雷达天线安装面的四个标志点(图I所示的A、B、C、D)进行测量，确定各点的三维坐标； 利用全站仪对辐射喇叭的四个标志点的(图I所示的1、2、3、4)进行测量，确定各点的三维坐标； 第三步，数据计算(利用专门开发的软件进行拟合和计算) 如图I所示，在获得了雷达天线安装面和辐射喇叭共8个标志点后，通过软件计算拟合确定雷达天线安装面ABCD和喇叭天线口面1234并可计算出两个平面的中心点Ol和02， 通过软件计算可拟合出射线OlFE集合表达式，该射线为垂直于平面ABCD的法线。E点为天线平面的集合中心，该点的三维坐标可通过雷达天线安装面原始尺寸01点与F点的距离参数计算得到。
通过计算可得到02F射线的几何表达式，该射线为雷达天线指向辐射喇叭的方向。
通过计算得到线段AB、BC、⑶、DA的中点d、a、b、c,通过a、C、F三点可拟合出雷达天线水平面(图2所示的acF面)，通过b、d、F三点可拟合出雷达天线垂直面(图3所示的bdF 面)ο 将该射线分别往雷达天线水平面(acF)和垂直面(bdF)进行投影，从而可获得雷达天线指向辐射喇叭天线的俯仰角(图2所示的α角)和俯仰角参数(图3所示的β角)。
第四步电角度参数测量 撤收全站仪。开启雷达目标模拟器，设置好相应的工作频率、速度、距离等参数。雷达开高压，并进行目标搜索、截获和跟踪。在雷达进入稳定跟踪后读取此时天线的方位、俯仰角参数。
第五步数据对比 将利用全站仪通过光学方式计算所得到的方位、俯仰角参数与雷达实测参数进行对比，确定雷达天线是否出现了角度零位飘移。
2.根据权利要求I所述的机载雷达天线零位校准方法，其特征在于利用光学测量和利用目标模拟器进行电参数测量相结合进行校准和故障隔离。
3.根据权利要求I所述的的机载雷达天线零位校准方法，其特征在于利用全站仪系统进行三维坐标测量，相比较于传统的双经纬仪测量方法设备量大大降低，省事省力，同时大大降低对操作人员的技术要求。
4.根据权利要求I所述的的机载雷达天线零位校准方法，其特征在于在系统软件设计中将整个测试流程进行了集成，使操作人员按照软件提示完成设备架设和标志点三维坐标测量后，无需对中间过程进行干预即可完成整个雷达天线的状态测量，并给出是否合格的判断，便于隔离故障。
全文摘要
本发明提供一种雷达天线零位进行校准的方法，在外场不拆卸雷达单元的条件下，创新的采用了光学测量和雷达角度电参数测量进行对比的方法进行定检和标校，能够在原位对机载雷达制导系统中角度跟踪参数出现问题后进行故障隔离，可判断出是否是因为雷达天线零位飘移导致了该故障；同时还可用于雷达天线的定检，对雷达天线的机械参数零位和电参数零位进行测量和标校。本校准方法设计解决了以往无法对雷达天线任意定位角度标校的难题。
文档编号G01S7/40GK102854497SQ20111034234
公开日2013年1月2日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年11月3日
发明者赵一倩 申请人:中国人民解放军海军航空仪器计量站