2019年07月17日

雷达作为现代军事中必不可少的装备,人们对其探测的精度要求越来越高,雷达出厂前和长期使用后都应当对其精度测量实施校准,不仅要确保数据准确,还要确保雷达探测的范围广。这就要求在开发过程中要增强其理论精度,并且定期对其精度实施校准,从而提高其性能,尤其是在组网雷达中,每个雷达的标校精度都不容忽视。


国内外对雷达标校领域经过几十年的研究,目前已有很多方式进行标校,主要包括以下几种:第一,标校塔,这是过去经常使用的标校方式之一,但是由于标校塔数量不多,且距离近等方面的制约因素影响,其标校的精度并不高。第二,采用有源反射器,尽管现在已经实现了不同波段且可调节频率的一体化标校方式,但是在此期间因为各种杂波等干扰因素的作用,使其标校的精度受到制约。第三,海上卫星,这种方法多应用在舰载雷达上,尽管其能够动态实施,但因为卫星时间与距离方面的因素干扰过大,加上船姿态测量方面的误差,使其标校的准确性也不够高。


传统光学标校需要使用经纬仪和电子水平仪,需要标校的雷达通常和靶标之间距离较大,运用经纬仪来对准靶标点难度比较高,还需要把两者的坐标位置实施换算。或者利用雷达周边已经确定的坐标数据,将CCD相机与激光经纬仪联合运用,以此来完成标定校准,运用CCD相机来动态监控雷达馈源点的坐标改变,实现精准的测量,不过此种方式需要超过两个确定的标准坐标点位置,这制约了标校的灵活度,而且在此过程中还需计算测量点的投影,整个计算过程较为繁复。


这些传统标校方法的标校设备要求具备特殊的场地,又需要组织专业的人员,花费大量人力、物力和时间,设备造价高且使用不便,同时在系统测试中只能提供测试体的载体的位置和距离等信息,而随着现代雷达技术的发展,单纯的利用GPS、北斗等系统得到的结果还不够丰富,现在为了更契合实际使用,越来越多的雷达厂家和雷达使用者,开始使用紧耦合的组合导航产品(GNSS+IMU系统)作为测试系统的核心设备。因此寻求一种既方便快捷,又能达到一定精度要求的六个维度空间信息(x、y、z、α、β、γ,分别是三个方向的位置和三个轴向的姿态角度)雷达标校方法显得尤为重要。


那么这套基于北斗的紧耦合组合导航系统的使用人又是谁呢?市场又在哪里呢?


雷达厂家和雷达使用人实际上均会成为这套系统的需求方,雷达的生产厂家会对自己生产的雷达系统做调试和标定,从国内的雷达厂家来看,一般重大型号的系统标定和检测设备均会针对任务单独提出标定和检测的系统需求,再每完成一次系统标校之后,作为检测计量设备均会被封存留证或者交付,换句话说,从理论上来说,每生产一个大类的新型号雷达,均会使用一套全新的雷达鉴定和标校设备。


一类是搜索雷达,就是搜索四周的海空地面等目标。另一类是火控雷达,就是搜索到地方目标后,用火控雷达引导火炮或者导弹锁定和攻击目标,最后是环境等辅助雷达,测军舰环境等辅助用途。那么这3类雷达势必都需要进行雷达标校后才能投入使用。


那么我们再说一说这套雷达标校系统的核心:基于实时/后处理兼容型组合导航系统。


我们在这套系统中会出现至少一个地面固定站和两个移动站,其中两个移动站分别安装在雷达所在载体和标定物载体(如靶机、船只、汽车等)上,地面固定站会架设在现场最近的开阔地或楼顶。


在实时阶段,地面固定站会以每秒钟1次的频率向两个移动站播发RTCM3.2或者NovAtelx格式的北斗多频载波相位差分修正数据,两个移动站在接收到这些载波相位差分修正数据后,和本地的北斗板卡、IMU进行联合解算,使得实时本地定位精度可达到1cm+1ppm的定位精度,有了厘米级的厘米级位置后,再加上内置的高精度IMU系统进行联合解算,最终可以得到厘米级的xyz三个方向的位置,和αβγ三个轴向的姿态角度,再加上2个移动站之间可以加设实时通讯链路,从而实现实时的数据结果比对,得到相对精度非常高的姿态、位置等结果,再将这个结果和雷达系统自身所输出的目标物的方向、位置、目标物测量姿态等进行比对,从而得出实时的雷达标校结果。


但有时考虑到雷达标校现场的复杂的电磁环境,差分修正数据通过数传电台从地面固定站向移动站发送过程中存在丢包的风险,故一般情况下,在实时阶段的基础上,大家都还会增配一个后处理单元,也就是所谓的后处理阶段,在后处理阶段,我们只需要将地面固定站、两个移动站所记录的完整的原始数据(包括卫星星历、历书、广播电文、IMU的陀螺角速率、加表的加速等)在地面的PC段通过Waypoint的IE后处理软件进行处理,由于PC拥有较为强大的CPU,能够运行实时阶段设备自带CPU所不能运行的更强大的数据处理系统,在PC端通过后处理能够得到精度更高、稳定性更强的、更具有说服力的结果、定位精度和姿态测量精度分别可以做到5mm和0。007度。


新闻中心


有了紧耦合组合导航,雷达标校如虎添翼

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