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2019年07月17日

雷達作為現代軍事中必不可少的裝備,人們對其探測的精度要求越來越高,雷達出廠前和長期使用后都應當對其精度測量實施校準,不僅要確保數據準確,還要確保雷達探測的范圍廣。這就要求在開發過程中要增強其理論精度,并且定期對其精度實施校準,從而提高其性能,尤其是在組網雷達中,每個雷達的標校精度都不容忽視。


國內外對雷達標校領域經過幾十年的研究,目前已有很多方式進行標校,主要包括以下幾種:第一,標校塔,這是過去經常使用的標校方式之一,但是由于標校塔數量不多,且距離近等方面的制約因素影響,其標校的精度并不高。第二,采用有源反射器,盡管現在已經實現了不同波段且可調節頻率的一體化標校方式,但是在此期間因為各種雜波等干擾因素的作用,使其標校的精度受到制約。第三,海上衛星,這種方法多應用在艦載雷達上,盡管其能夠動態實施,但因為衛星時間與距離方面的因素干擾過大,加上船姿態測量方面的誤差,使其標校的準確性也不夠高。


傳統光學標校需要使用經緯儀和電子水平儀,需要標校的雷達通常和靶標之間距離較大,運用經緯儀來對準靶標點難度比較高,還需要把兩者的坐標位置實施換算。或者利用雷達周邊已經確定的坐標數據,將CCD相機與激光經緯儀聯合運用,以此來完成標定校準,運用CCD相機來動態監控雷達饋源點的坐標改變,實現精準的測量,不過此種方式需要超過兩個確定的標準坐標點位置,這制約了標校的靈活度,而且在此過程中還需計算測量點的投影,整個計算過程較為繁復。


這些傳統標校方法的標校設備要求具備特殊的場地,又需要組織專業的人員,花費大量人力、物力和時間,設備造價高且使用不便,同時在系統測試中只能提供測試體的載體的位置和距離等信息,而隨著現代雷達技術的發展,單純的利用GPS、北斗等系統得到的結果還不夠豐富,現在為了更契合實際使用,越來越多的雷達廠家和雷達使用者,開始使用緊耦合的組合導航產品(GNSS+IMU系統)作為測試系統的核心設備。因此尋求一種既方便快捷,又能達到一定精度要求的六個維度空間信息(x、y、z、α、β、γ,分別是三個方向的位置和三個軸向的姿態角度)雷達標校方法顯得尤為重要。


那么這套基于北斗的緊耦合組合導航系統的使用人又是誰呢?市場又在哪里呢?


雷達廠家和雷達使用人實際上均會成為這套系統的需求方,雷達的生產廠家會對自己生產的雷達系統做調試和標定,從國內的雷達廠家來看,一般重大型號的系統標定和檢測設備均會針對任務單獨提出標定和檢測的系統需求,再每完成一次系統標校之后,作為檢測計量設備均會被封存留證或者交付,換句話說,從理論上來說,每生產一個大類的新型號雷達,均會使用一套全新的雷達鑒定和標校設備。


一類是搜索雷達,就是搜索四周的海空地面等目標。另一類是火控雷達,就是搜索到地方目標后,用火控雷達引導火炮或者導彈鎖定和攻擊目標,最后是環境等輔助雷達,測軍艦環境等輔助用途。那么這3類雷達勢必都需要進行雷達標校后才能投入使用。


那么我們再說一說這套雷達標校系統的核心:基于實時/后處理兼容型組合導航系統。


我們在這套系統中會出現至少一個地面固定站和兩個移動站,其中兩個移動站分別安裝在雷達所在載體和標定物載體(如靶機、船只、汽車等)上,地面固定站會架設在現場最近的開闊地或樓頂。


在實時階段,地面固定站會以每秒鐘1次的頻率向兩個移動站播發RTCM3.2或者NovAtelx格式的北斗多頻載波相位差分修正數據,兩個移動站在接收到這些載波相位差分修正數據后,和本地的北斗板卡、IMU進行聯合解算,使得實時本地定位精度可達到1cm+1ppm的定位精度,有了厘米級的厘米級位置后,再加上內置的高精度IMU系統進行聯合解算,最終可以得到厘米級的xyz三個方向的位置,和αβγ三個軸向的姿態角度,再加上2個移動站之間可以加設實時通訊鏈路,從而實現實時的數據結果比對,得到相對精度非常高的姿態、位置等結果,再將這個結果和雷達系統自身所輸出的目標物的方向、位置、目標物測量姿態等進行比對,從而得出實時的雷達標校結果。


但有時考慮到雷達標校現場的復雜的電磁環境,差分修正數據通過數傳電臺從地面固定站向移動站發送過程中存在丟包的風險,故一般情況下,在實時階段的基礎上,大家都還會增配一個后處理單元,也就是所謂的后處理階段,在后處理階段,我們只需要將地面固定站、兩個移動站所記錄的完整的原始數據(包括衛星星歷、歷書、廣播電文、IMU的陀螺角速率、加表的加速等)在地面的PC段通過Waypoint的IE后處理軟件進行處理,由于PC擁有較為強大的CPU,能夠運行實時階段設備自帶CPU所不能運行的更強大的數據處理系統,在PC端通過后處理能夠得到精度更高、穩定性更強的、更具有說服力的結果、定位精度和姿態測量精度分別可以做到5mm和0.007度。


新聞中心


有了緊耦合組合導航,雷達標校如虎添翼

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