摘 要:為了便于進行雷達威力精度的評估,通常須將被測目標的位置信息轉(zhuǎn)換到以雷達為原點陣面坐標系下?;谀承⌒屠走_的坐標系模型,探討了幾種常用的各種坐標系轉(zhuǎn)換與誤差分析方法。經(jīng)靶場實驗證明,該坐標轉(zhuǎn)換及誤差分析提高了被標校雷達的威力精度評估水平,為提高雷達戰(zhàn)技指標改善提供了依據(jù)。
關(guān)鍵詞:雷達標校;威力精度;GPS;坐標轉(zhuǎn)換;誤差分析
1 引言
威力精度評估是雷達研制過程中重要環(huán)節(jié),也是對其主要戰(zhàn)技指標客觀評價主要手段。通常采用高精度雙差分GPS提供的目標位置信息作為標準值,將目標GPS值轉(zhuǎn)化為以被評估雷達為原點的極坐標值,并與雷達所測得目標坐標值比較得到差值,即達到消除雷達系統(tǒng)誤差的目的。因此,目標與雷達坐標對應(yīng)關(guān)系及轉(zhuǎn)換誤差分析是是否能完成雷達威力評估的關(guān)鍵。
2 坐標系的轉(zhuǎn)換方法
在雷達威力評估過程中,被評估雷達與目標所在的坐標系是不一致的。因此,需要通過坐標轉(zhuǎn)換技術(shù),將兩者數(shù)據(jù)信息格式統(tǒng)一到同一坐標系中。
2.1 GPS坐標系
目前,WGS-84坐標系是目前國際上通用GPS坐標系,但這種坐標系下位置信息并不方便時使用。因此,需要將大地地心坐標轉(zhuǎn)化為東北天坐標系。GPS測得目標位置信息經(jīng)度L、緯度B和高度H,首先將WGS-84坐標系下的位置信息轉(zhuǎn)換為大地直角坐標系中顯示。
式中:X、Y、Z為大地直角坐標值。N該點的卯酉圈曲率半徑,e2=0.00669437999013。
以雷達作為東北天坐標系的原點,以通過坐標原點且指向天頂?shù)姆ň€為z軸(指向天頂為正),以子午線方向為y軸(北為正),x軸指(東為正)與y、z軸成右手定律。
式中:x、y、z為該點東北天坐標X軸坐標。利用高精度雙差分GPS將雷達坐標位置標定后,再將GPS放置于目標處,通過公式(1)、(2)可得到高精度的東北天坐標系下目標位置信息[1]。
2.2 雷達坐標系
雷達通常采用的是雷達陣面極坐標系,目標位置信息以徑向距離Rmz、高低角εmZ、方位角βmZ的形式給出。坐標系的原點設(shè)置雷達天線俯仰軸與天線波束交點處,但由于某小型雷達天線尺寸不大,可認為雷達天線底座與方位轉(zhuǎn)軸交點即為雷達陣面極坐標的原點。
首先,將經(jīng)高精度GPS測量出的目標位置信息由東北天坐標系轉(zhuǎn)換為雷達極坐標系。
式中:雷達極坐標下徑向距離Rm、俯方位度βm、俯仰角度εm然后,再將雷達極坐標下目標位置信息轉(zhuǎn)換為雷達陣面極坐標中表示,也顯控終端的目標位置信息。在雷達陣面極坐標中,必須要考慮到天線的架設(shè)姿態(tài)。
式中:雷達陣面極坐標下的徑向距離Rmz、方位角度βmz、俯仰角度εmz、方位碼盤值βT、俯仰碼盤值εT,由于認為雷達極坐標與雷達陣面坐標的原點是重合的,目標與原點的徑向距離也認為是一致的[2~3]。
3 坐標轉(zhuǎn)換誤差分析
目標位置由WGS-84坐標系轉(zhuǎn)化到東北天坐標系,其轉(zhuǎn)換誤差可由廠家提供給用戶。因此,坐標轉(zhuǎn)換誤差主要由東北天坐標轉(zhuǎn)化到雷達陣面極坐標過程中,經(jīng)歷了坐標兩次變換,雷達陣面極坐標目標位置誤差主要由GPS定位誤差和兩個碼盤測量誤差(由生產(chǎn)廠家給出)所決定的,東北天坐標到雷達陣面極坐標的傳遞誤差可通過公式(3)、(4)計算得出,坐標轉(zhuǎn)換誤差的最大誤差為兩者絕對值之和。目標坐標轉(zhuǎn)換誤差必須遠小于雷達定位誤差,否則就必修改用更高精度的GPS或其他高精度定位裝置。
4 結(jié)論
基于GPS定位誤差不變的情況下,通過對雷達與目標坐標系轉(zhuǎn)換模型研究上,對其定位誤差轉(zhuǎn)換為雷達陣面極坐標后的誤差進行了深入分析??筛鶕?jù)被評估雷達測量精度,選配合適精度的GPS。將GPS測量目標信息轉(zhuǎn)化為雷達陣面極坐標后,與被評估雷達測得目標位置信息比后其差值即為雷達系統(tǒng)誤差,為提高雷達戰(zhàn)技提供了重要依據(jù)。
[參考文獻]
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