高级搜索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

分布式阵列雷达基线位置和相位误差的卫星标校方法

陆潞 高梅国

陆潞, 高梅国. 分布式阵列雷达基线位置和相位误差的卫星标校方法[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(12): 2896-2902. doi: 10.11999/JEIT181152
引用本文: 陆潞, 高梅国. 分布式阵列雷达基线位置和相位误差的卫星标校方法[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(12): 2896-2902. doi: 10.11999/JEIT181152
Lu LU, Meiguo GAO. A Satellite Calibration Method for the Baseline Coordinate and Phase Difference of Distributed Radar Array[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(12): 2896-2902. doi: 10.11999/JEIT181152
Citation: Lu LU, Meiguo GAO. A Satellite Calibration Method for the Baseline Coordinate and Phase Difference of Distributed Radar Array[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(12): 2896-2902. doi: 10.11999/JEIT181152

分布式阵列雷达基线位置和相位误差的卫星标校方法

doi: 10.11999/JEIT181152
详细信息
    作者简介:

    陆潞:男,1994年生,博士生,研究方向为雷达信号处理、抗干扰

    高梅国:男,1965年生,教授,博士生导师,研究方向为雷达系统与信号处理,空间目标探测、成像与识别技术等

    通讯作者:

    陆潞 lulu@bit.edu.cn

  • 中图分类号: TN957.52

A Satellite Calibration Method for the Baseline Coordinate and Phase Difference of Distributed Radar Array

  • 摘要: 在采用相位干涉测角的分布式阵列雷达系统中,系统阵面相位中心位置误差和相位误差对测角精度影响很大,且阵面相位中心位置与物理中心位置通常不一致,因此需要对其进行精细标准补偿。传统的雷达系统误差校正方法通常采用远场辐射源来对雷达进行校正,但是对于单元间距很大的分布式阵列空间目标监视雷达而言,要实现远场辐射校准往往很难。该文提出一种利用多弧段的精轨卫星精密星历对阵面相位中心位置误差引起的相位误差进行白化,然后搜索相位中心坐标和相位差使匹配方差最小的校正方法,无需使用特定仪器测量,且能很好地标定误差;计算机仿真以及实测数据验证了使用该文校正方法后,测角精度得到了显著提升。
  • 图  1  相位干涉仪测角原理

    图  2  雷达阵列排布方式

    图  3  校正前、使用对比标校方法以及本文标校方法后各测试点与基线A夹角误差情况对比

    图  4  使用本文标校算法后测角精度随标校集信噪比及使用弧段数变化关系曲线

    表  1  各子阵坐标

    阵面编号设计坐标(m)实际坐标(m)固定相位差误差(rad)坐标标校结果(m)固定相位差标校结果(rad)
    1(0, 0, 0)(0, 0, 0)0(0, 0, 0)0
    2(–20, 20, 0)(–20.22, 20.03, 0.0073)0.1(–20.2202, 20.0308, 0.0091)0.1120
    3(–20, –20, 0)(–19.78, –20.07, 0.0048)–2.1(–19.7295, –20.0687, 0.0045)–2.1150
    4(50, 50, 0)(49.85, 50.11, 0.042)0.8(49.8503, 50.1114, 0.0374)0.7509
    5(50, –50, 0)(50.05, –50.18, –0.012)–0.7(50.0495, –50.1788, –0.0215)–0.7271
    下载: 导出CSV

    表  2  雷达观测范围内检测卫星统计

    弧段编号检测点数最大信噪比(dB)平均信噪比(dB)$\theta $角(°)$\varphi $角(°)
    14327.631223.660861.5580118.3957
    21518.544817.101780.594899.4004
    33532.095523.802996.645183.3213
    44523.785319.094497.008483.0646
    5414.279413.811761.5526118.3925
    63934.111826.635997.528582.4456
    74119.238316.359573.1886106.8396
    84423.174018.809598.068281.9641
    92215.797814.122278.8579101.2333
    103217.547614.8111104.609375.4005
    113934.111826.635997.557282.5389
    124119.238316.359573.2011106.8463
    134423.174018.809598.061881.9602
    142215.797814.122278.8513101.2298
    153217.547614.8111104.621275.4086
    下载: 导出CSV

    表  3  修正前后测角误差标准差(°)

    实验编号修正前$\theta $角标准差修正前$\varphi $角标准差修正后$\theta $角标准差修正后$\varphi $角标准差
    10.21270.054650.0038150.006577
    20.30850.061860.0035230.006966
    30.30790.057060.0033210.007179
    下载: 导出CSV
  • PASALA K, PENNO R, and SCHNEIDER S. Novel wideband multimode hybrid interferometer system[J]. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2003, 39(4): 1396–1406. doi: 10.1109/TAES.2003.1261135
    PENNO R, PASALA K, and SCHNEIDER S. A novel multi-mode interferometer system[C]. 2001 IEEE Aerospace Conference Proceedings, Big Sky, USA, 2001: 2/767-2/778. doi: 10.1109/AERO.2001.931257.
    蒋立民. 地面测控雷达角度标校技术[J]. 装备制造技术, 2018(3): 129–131. doi: 10.3969/j.issn.1672-545X.2018.03.041

    JIANG Limin. Angle calibration technology of ground TT & C radar and angle calibration technology of ground TT & C radar[J]. Equipment Manufacturing Technology, 2018(3): 129–131. doi: 10.3969/j.issn.1672-545X.2018.03.041
    吴奋陟, 郭绍刚, 朱飞虎, 等. 基于标定场的激光雷达两步标定方法[J]. 空间控制技术与应用, 2017, 43(4): 57–62.

    WU Fenzhi, GUO Shaogang, ZHU Feihu, et al. Two-step calibration method of LIDAR sensor based on calibration field[J]. Aerospace Control and Application, 2017, 43(4): 57–62.
    文玲, 高沅铭, 常宇亮. 基于标校球的瞬态极化雷达校准方法[J]. 雷达科学与技术, 2012, 10(6): 580–584, 589.

    WEN Ling, GAO Yunming, and CHANG Yuliang. Calibration method for instantaneous polarimetric radar based on metal sphere[J]. Radar Science and Technology, 2012, 10(6): 580–584, 589.
    马可, 张远安, 王仁涛, 等. 主动防护雷达的角度标校[J]. 电子测量技术, 2017, 40(1): 30–33, 41. doi: 10.3969/j.issn.1002-7300.2017.01.007

    MA Ke, ZHANG Yuan’an, WANG Rentao, et al. Angle calibration of active protection radar[J]. Electronic Measurement Technology, 2017, 40(1): 30–33, 41. doi: 10.3969/j.issn.1002-7300.2017.01.007
    程丰, 龚子平, 张驰, 等. 一种基于旋转测量的阵列幅相误差校正新方法[J]. 电子与信息学报, 2017, 39(8): 1899–1905. doi: 10.11999/JEIT161058

    CHENG Feng, GONG Ziping, ZHANG Chi, et al. A new rotation measurement-based method for array gain-phase errors calibration[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2017, 39(8): 1899–1905. doi: 10.11999/JEIT161058
    袁自月, 牛一鸣, 杨国, 等. 一种阵列天线阵元幅相、位置误差校正方法[J]. 电子与信息学报, 2014, 36(9): 2232–2237. doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01807

    YUAN Ziyue, NIU Yiming, YANG Guo, et al. A calibration method for sensor gain/phase and position errors of array antenna[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2014, 36(9): 2232–2237. doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01807
    袁勇, 李革, 马鹏斌, 等. 雷达的卫星标定技术方法[J]. 陕西科技大学学报, 2008, 26(4): 109–113. doi: 10.3969/j.issn.1000-5811.2008.04.026

    YUAN Yong, LI Ge, MA Pengbing, et al. Satellite calibration of radar[J]. Journal of Shaanxi University of Science and Technology, 2008, 26(4): 109–113. doi: 10.3969/j.issn.1000-5811.2008.04.026
    王建富, 吴金海, 钮俊清, 等. 一种雷达卫星标校中的野值剔除方法[J]. 舰船电子对抗, 2017, 40(3): 54–57. doi: 10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.03.013

    WANG Jianfu, WU Jinhai, NIU Junqing, et al. An outlier elimination method in satellite calibration for radar[J]. Shipboard Electronic Countermeasure, 2017, 40(3): 54–57. doi: 10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.03.013
    杨磊, 刘冰, 李晓勇. 基于参数估计的动平台雷达等效轴系参数准实时标定方法[J]. 无线电工程, 2016, 46(7): 93–97. doi: 10.3969/j.issn.1003-3106.2016.07.24

    YANG Lei, LIU Bing, and LI Xiaoyong. Study on equivalent axis parameter calibration for radar system on moving platform based on parameter estimation[J]. Radio Engineering, 2016, 46(7): 93–97. doi: 10.3969/j.issn.1003-3106.2016.07.24
    郭佳意, 钮俊清. 雷达卫星标校的工程实现研究[J]. 空军预警学院学报, 2014, 28(3): 165–167. doi: 10.3969/j.issn.2095-5839.2014.03.003

    GUO Jiayi and NIU Junqing. Engineering implementation of satellite calibration for radar[J]. Journal of Air Force Early Warning Academy, 2014, 28(3): 165–167. doi: 10.3969/j.issn.2095-5839.2014.03.003
    李鹏飞, 郝宇, 费华平, 等. 基于多直线融合的雷达误差标定算法研究[J]. 雷达科学与技术, 2017, 15(6): 682–686. doi: 10.3969/j.issn.1672-2337.2017.06.019

    LI Pengfei, HAO Yu, FEI Huaping, et al. Radar calibration error correction algorithm based on segment track linear fitting[J]. Radar Science and Technology, 2017, 15(6): 682–686. doi: 10.3969/j.issn.1672-2337.2017.06.019
    钟霞, 张建伟, 于灏. 基于最小二乘估计的雷达系统误差卫星标定方法[J]. 空间科学学报, 2013, 33(5): 554–560. doi: 10.11728/cjss2013.05.554

    ZHONG Xia, ZHANG Jianwei, and YU Hao. A method of satellite calibration for radar’s system error based on least-square estimation[J]. Chinese Journal of Space Science, 2013, 33(5): 554–560. doi: 10.11728/cjss2013.05.554
    张海成, 杨江平, 王晗中. 大型跟踪测量雷达的卫星标定方法研究[J]. 雷达科学与技术, 2014, 12(5): 470–472, 481. doi: 10.3969/j.issn.1672-2337.2014.05.004

    ZHANG Haicheng, YANG Jiangping, and WANG Hanzhong. Study on satellite calibration method for tracking and instrumentation radar[J]. Radar Science and Technology, 2014, 12(5): 470–472, 481. doi: 10.3969/j.issn.1672-2337.2014.05.004
  • 加载中
图(4) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  2976
  • HTML全文浏览量:  1178
  • PDF下载量:  107
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-12-14
  • 修回日期:  2019-05-19
  • 网络出版日期:  2019-05-27
  • 刊出日期:  2019-12-01

目录

    /

    返回文章
    返回