一种基于POS的机载雷达系统静态校靶方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于POS的机载雷达系统静态校靶方法，属于无人机载SARMTI侦察监视雷达技术领域；本发明专利技术基于POS的无人机载雷达系统静态校靶方法高效、便捷地解决了传统无人机载SARMTI侦察监视雷达每套设备装机时都必须进行安装误差标校，造成系统维护时间、成本高，甚至降低了装备的作战效能的问题，大大节约了设备维护时间和成本，提高了装备的维修性和作战效能。战效能。战效能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于POS的机载雷达系统静态校靶方法


[0001]本专利技术涉及无人机载SARMTI侦察监视雷达
，具体涉及一种基于POS的机载雷达系统静态校靶方法。

技术介绍

[0002]随着电子通信技术的飞速发展，适装于无人机平台的SARMTI侦察监视雷达技术得到了快速发展，功能和性能亦不断增强，极大的提高了其在未来无人化战场的作战效能和生存能力。无人机载SARMTI侦察监视雷达系统具备全天时、全天候、远距离、大范围、高分辨率等特点，正在向着多功能、轻量化、高可靠性方向发展，是未来无人化作战场景不可或缺的情报获取装备之一。
[0003]然而，受到载机平台严格的安装位置和空间限制，造成雷达设备与载机平台安装必然存在安装误差，影响雷达系统对目标高精度定位、跟踪，需对每套设备装机时进行误差标定和修正，这样会大大提高机载雷达系统维护时间和成本、降低装备的作战效能，亟需提出一种高效、便捷的基地级内场静态标定校靶方法。为此，提出一种基于POS的机载雷达系统静态校靶方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于：如何解决无人机载雷达系统与载机平台安装误差标定维护时间长、成本高、作战效能低等问题，提供了一种基于POS的机载雷达系统静态校靶方法。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本专利技术包括以下步骤：
[0006]S1：在POS系统的惯性测量单元上安装棱镜，对棱镜X、Y、Z方向姿态与惯性测量单元X、Y、Z方向姿态安装误差进行标定；
[0007]S2：通过伺服转台控制雷达系统天线阵面法向指向，实现雷达方位向360
°
旋转并进行天线初始零位控制修正；
[0008]S3：通过测量计算雷达系统天线阵面法向与惯性测量单元上棱镜安装时与X轴方向的误差角度，调整天线的初始零位指向角度，直至满足标定精度要求，实现雷达系统的内场静态校靶。
[0009]更进一步地，所述雷达系统包括天线单元、伺服转台、处理单元；所述天线单元用于产生、辐射电磁波并接收反射回的电磁波信号；所述伺服转台用于控制天线单元指向和方位向进行360
°
旋转；所述处理单元用于进行信号及数据处理、遥控遥测指令分发、设备状态监控工作。
[0010]更进一步地，在所述步骤S1中，所述POS系统安装在所述伺服转台内部，包括惯性测量单元、导航解算模块、卫星导航天线；所述惯性测量单元用于测量雷达的角速度和加速度信息，采集载机平台实时运动信息提供至导航解算模块；所述导航解算模块用于利用卫星导航天线的测量值、惯性测量单元的测量信息进行实时组合解算，获得载机平台的位置、
航向、速度和姿态信息，并实时传输给雷达系统用于存储和处理。
[0011]更进一步地，在所述步骤S1中，所述棱镜为六面体棱镜，其每个面都是一个平面，相连两个面均相互垂直。
[0012]更进一步地，所述步骤S1的具体过程如下：
[0013]S11：将安装有棱镜的惯性测量单元固定在伺服转台上，使用自准直经纬仪测量出棱镜对应某一面的法线与地理坐标系的北向夹角，该面的法线与惯性测量单元的X轴方向垂直；
[0014]S12：使用自准直经纬仪测量出棱镜两相邻竖直面的法线(与IMU的X轴同向)与地理坐标系水平面的垂直角，计算得到棱镜X、Y、Z方向姿态角；
[0015]S13：采用四位置法采集惯性测量单元获取初始位置X、Y、Z方向姿态角；
[0016]S14：利用测量计算得到的棱镜姿态角和惯性测量单元姿态角，相互作差进行标定修正棱镜与惯性测量单元在X、Y、Z方向上的安装误差。
[0017]更进一步地，在所述步骤S12中，根据地理坐标系与棱镜载体坐标系之间的相对转动关系，记棱镜载体坐标系与地理坐标系之间姿态角为θ0,γ0,则：
[0018][0019]其中：
[0020][0021]则有：
[0022][0023]根据上式，x
b0
和y
b0
轴在地理坐标系下的投影关系，计算出x
b0
和y
b0
轴与地理水平面的夹角如下：
[0024][0025][0026][0027]其中，∠α1，∠α2即自准直经纬仪测量得到的仰角；
[0028]自准直经纬仪通过接收棱镜反射的准直光线，测量得到棱镜的竖直面与地理水平面的垂直夹角和水平夹角；
[0029]将装有棱镜的惯性测量单元固定在X、Y、Z三轴转台上，使棱镜ABCD面指向三轴转台的0度方向，即三轴转台的外框轴指向自身刻度环0度时，三轴转台的外框反射镜的镜面法线与真北方向重合，自准直经纬仪通过准直外框反射镜时的水平角为∠Φ1，自准直经纬仪再准直棱镜镜面的水平角为∠Φ2，此时棱镜镜面法线的水平分量与地理坐标系北向夹角为：
[0030][0031]假设该法线与六面体棱镜镜y
b0
轴平行，则法线水平分量与地理坐标系北向夹角为：
[0032][0033]得到棱镜在某一次测量中的姿态角θ0,γ0,与同时刻获得的惯性测量单元的姿态角，即可求得棱镜与惯性测量单元的安装偏差角。
[0034]更进一步地，在所述步骤S13中，四位置法的具体过程如下：
[0035]利用IMU的光纤陀螺分别在相隔90
°
的位置上测量其航向轴的角速度分量，分别即为ω1，ω2，ω3，ω4，有如下公式：
[0036][0037]由以上各式得出：整理得：
[0038][0039]其中，θ为惯性测量单元的航向角，而惯性测量单元的水平姿态角通过加速度计的测量值计算，公式如下：
[0040][0041][0042]其中，φ为横滚角，γ为俯仰角，A
xg
、A
yg
分别为x轴和y轴加速度计的测量值，g为重力加速度。
[0043]更进一步地，在所述步骤S3中，在天线单元的天线阵面用十字靶标标记四个点为物点，将自准直经纬仪经棱镜反射到墙体上光标位置标记为像点，使用自准直经纬仪分别测量得到物点、像点的X、Y、Z方向姿态值，经过处理计算得到棱镜某一面的法线与天线阵面法线之间的偏差角度，该面的法线与惯性测量单元的X轴方向垂直。
[0044]本专利技术相比现有技术具有以下优点：传统无人机载SARMTI侦察监视雷达每套设备装机时都必须进行安装误差标校，造成系统维护时间、成本高，甚至降低了装备的作战效能；本基于POS的无人机载雷达系统静态校靶方法高效、便捷地解决了该问题，大大节约了设备维护时间和成本，提高了装备的维修性和作战效能，值得被推广使用。
附图说明
[0045]图1是本专利技术实施例中无人机载SARMTI侦察监视雷达系统结构示意图；
[0046]图2是本专利技术实施例中POS系统结构示意图；
[0047]图3是本专利技术实施例中雷达系统与POS设备交联示意图；
[0048]图4a是本专利技术实施例中六面体棱镜结构示意图；
[0049]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于POS的机载雷达系统静态校靶方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在POS系统的惯性测量单元上安装棱镜，对棱镜X、Y、Z方向姿态与惯性测量单元X、Y、Z方向姿态安装误差进行标定；S2：通过伺服转台控制雷达系统天线阵面法向指向，实现雷达方位向360
°
旋转并进行天线初始零位控制修正；S3：通过测量计算雷达系统天线阵面法向与惯性测量单元上棱镜安装时与X轴方向的误差角度，调整天线的初始零位指向角度，直至满足标定精度要求，实现雷达系统的内场静态校靶。2.根据权利要求1所述的一种基于POS的机载雷达系统静态校靶方法，其特征在于：所述雷达系统包括天线单元、伺服转台、处理单元；所述天线单元用于产生、辐射电磁波并接收反射回的电磁波信号；所述伺服转台用于控制天线单元指向和方位向360
°
旋转；所述处理单元用于进行信号及数据处理、遥控遥测指令分发、设备状态监控工作。3.根据权利要求2所述的一种基于POS的机载雷达系统静态校靶方法，其特征在于：在所述步骤S1中，所述POS系统安装在所述伺服转台内部，包括惯性测量单元、导航解算模块、卫星导航天线；所述惯性测量单元用于测量雷达的角速度和加速度信息，采集载机平台实时运动信息提供至导航解算模块；所述导航解算模块用于利用卫星导航天线的测量值、惯性测量单元的测量信息进行实时组合解算，获得载机平台的位置、航向、速度和姿态信息，并实时传输给雷达系统用于存储和处理。4.根据权利要求3所述的一种基于POS的机载雷达系统静态校靶方法，其特征在于：在所述步骤S1中，所述棱镜为六面体棱镜，其每个面都是一个平面，相连两个面均相互垂直。5.根据权利要求4所述的一种基于POS的机载雷达系统静态校靶方法，其特征在于：所述步骤S1的具体过程如下：S11：将安装有棱镜的惯性测量单元固定在伺服转台上，使用自准直经纬仪测量出棱镜对应某一面的法线与地理坐标系的北向夹角，该面的法线与惯性测量单元的X轴方向垂直；S12：使用自准直经纬仪测量出棱镜两相邻竖直面的法线与地理坐标系水平面的垂直角，计算得到棱镜X、Y、Z方向姿态角；S13：采用四位置法采集惯性测量单元获取初始位置X、Y、Z方向姿态角；S14：利用测量计算得到的棱镜姿态角和惯性测量单元姿态角，相互作差进行标定修正棱镜与惯性测量单元在X、Y、Z方向上的安装误差。6.根据权利要求5所述的一种基于POS的机载雷...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，沈明星，王燕宇，张明，刘莎莎，杨毅，廉云龙，蒋千，胡松涛，张虞健，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：