單脈沖雷達速度量折射誤差高精度修正策略分析

賈志飛

摘 要：現階段，單脈沖雷達在高精度外彈道測量體系中具有非常重要的地位，提高其測量精度對于高精度外彈道測量水平的整體提升意義重大。然而提升單脈沖雷達的測量精度就需要對全部測量參數進行電波折射誤差修正。在參閱大量相關研究文獻的基礎上，針對單脈沖雷達測速參數折射誤差修正精度普遍較低的問題，對雷達速度量折射誤差高精度修正策略展開探討，以供參考。

關鍵詞：單脈沖雷達；測量精度；折射誤差修正；速度

中圖分類號：TJ012 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.10.109

單脈沖雷達是測量空中飛行體速度和高度最常用的一種測量設備，利用它我們可以完成對目標位置參數以及其速度變化量的精確測量工作。單脈沖雷達通常是主動式的有源雷達，主要是通過電磁波的散射效應來完成對目標的參數測量。但在測量空中飛行體時，電磁波會在大氣中傳播。由于空氣介質會對電磁波產生一定的折射效應，因此使得雷達測量存在一定的折射誤差，從而降低了測量的精度。為了提高雷達測量的精度，就需要對大氣折射誤差進行科學、合理的修正。

1 雷達電波折射誤差修正的研究綜述

基于雷達在電子技術、航天技術、軍事技術等多個領域中的重要作用，其發(fā)展和應用也受到了國內眾多學者的關注和研究，其中對雷達電波折射誤差修正方法進行研究的學者和文獻也有很多，并且所研究的雷達體制也囊括了光學雷達、連續(xù)波雷達以及脈沖雷達、干擾儀等多個方面，比如張瑜等人開展的《光學雷達大氣折射誤差修正方法研究》，劉宗偉等人開展的《微波輻射計在雷測數據折射誤差修正中的應用》，等等。如今，這些研究成果在實際工作中已經得到了應用，并且也取得了良好的成效。然而，這些電波折射誤差修正方法更多的是側重于大氣折射對雷達定位所產生的影響，很少或者基本沒有考慮雷達測量的速度量折射所造成的誤差。眾所周知，對空中飛行體的速度量測量也是我們判定其飛行狀態(tài)的一個重要指標，而大氣折射不僅能造成雷達定位誤差，同樣也能引起測速誤差，所以說，修正速度量測量誤差也是提高測量精度的重要途徑。

此外，使用距離變化的時間差分對速度折射誤差進行估算是當前單站雷達進行速度量測量折射誤差修正最主要的方法。但在具體使用過程中，這種方法存在明顯的缺陷，其僅僅是根據距離折射誤差的時間差分估算距離變化率中對應的折射誤差，很容易受到距離折射誤差殘差以及差分時間的限制，因此修正精度比較低。與此同時，由于差分時間最終需要根據雷達對信號的采樣時間來確定，且差分時間對折射誤差估算又有較大的影響，因此這種方法實際利用的難度比較大。

2 速度量折射誤差高精度修正策略

2.1 常用的速度量折射誤差修正策略

對于單脈沖雷達來說，目前最常用的折射誤差修正策略就是速度量折射誤差修正方法。它是通過計算距離變化的微分得到的。利用這種方法計算速度量折射誤差并進行修正存在三個方面的問題：①雷達的采樣都是離散數據，缺乏連續(xù)性和實時性，并且只能通過差分進行計算，并沒有辦法進行微分計算；②由于時間差分在計算中的作用比較大，因此其變化對計算結果具有很重要的影響——任何微小的變化都會造成很大的影響，所以計算結果的精準度難以得到有效的保障；③時間差分的影響再加上距離折射誤差殘差的影響，大大降低了誤差計算的準確性。這種誤差計算方法的不準確性在實際應用中已經得到了證實，但其操作簡便，計算起來也相對簡單，所以說仍然是速度量折射誤差修正的常用方法。

2.2 距離變化率折射誤差修正策略

諸多研究表明，雷達測速中所產生的折射誤差主要是因為大氣折射效應改變了多普勒頻率的傳播方向所造成的，根本性的原因是視在電波路徑和真實路徑不相一致。雷達測速時，視在電波路徑是個彎曲的曲線，它所測量出的視在距離變化率（在這里用Re表示）與雷達真實路徑（其是條直線）測量出的真實距離變化率（用Ro表示）之間是存在差距的。而這兩者間差距就是距離變化率誤差。所以說，距離變化率折射誤差可以通過計算視在電波路徑和雷達真實路徑得出，然后再進行有效的誤差修正，從而提升單脈沖雷達測量速度的精準度。

與常用的速度量折射誤差修正策略相比，距離變化率折射誤差修正策略具有精準度更高、誤差更小的顯著優(yōu)勢。在具體實踐中，距離變化率折射誤差修正策略比速度量折射誤差修正策略的效率能高出20%以上。但其劣勢也非常明顯——不僅計算量較大、操作復雜，計算結果也容易受到時間差分的影響，小小的操作失誤和計算失誤都會嚴重影響計算結果。

3 結束語

總的來說，單脈沖雷達的速度量折射誤差高精度修正工作具有較高的專業(yè)性、技術性和復雜性。想要做好這項工作，還需要我們對單脈沖雷達的技術性能和工作環(huán)境進行綜合分析，并輔以大量的實驗工作進行印證。在總結出規(guī)律、計算方法和測量方法之后，再付諸到實踐工作中，讓其在提升雷達測量精度中發(fā)揮應有的作用。

參考文獻

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〔編輯：胡雪飛〕