[发明专利]用于雷达跟瞄高精度地面测试的误差补偿系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及空间相对测量技术领域的高精度地面验证，尤其涉及一种雷达跟瞄高精度地面测试误差补偿系统及方法。 

背景技术

微波雷达是一种应用于空间针对非合作目标进行搜索、捕获、跟踪的跟瞄设备，连续测量星间相对角度和相对距离信息，提供给GNC分系统进行相对导航计算，是实现自主相对导航的基础。 

雷达跟瞄高精度地面验证系统采用转台转动一个相反的角度去模拟星间相对运动角度。而由于转台两轴与雷达跟瞄两轴不共线，导致转台模拟的角度不能有效地模拟星间相对运动关系，进而使得雷达跟瞄产生两轴交叉耦合的测量误差。 

随着新一代跟瞄设备的研制，对地面验证设备的高精度测试需求越来越高，因此亟需提高现有设备的测试精度。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种雷达跟瞄高精度地面测试误差补偿系统及方法，能够实现空间相对运动角度模拟的前馈补偿，提高雷达跟瞄高精度地面测试系统的测试精度。 

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种用于雷达跟瞄高精度地面测试的误差补偿系统，其特点是，包含： 

二维转台；

设置在二维转台上的雷达驱动机构；

与二维转台连接的二维转台控制计算机；

与雷达信号处理组件连接的中转计算机；

与雷达驱动机构相对设置的目标模拟源；

与目标模拟源连接的雷达射频模拟器；

与雷达射频模拟器连接的雷达综合控制计算机；

分别与二维转台控制计算机、中转计算机及雷达综合控制计算机连接的数字空间系统主机；

所述的中转计算机测量雷达数据；

所述的数字空间系统主机接受和处理中转计算机的雷达测量数据，并且发送回波启动指令到雷达综合控制计算机及发送二维转台控制量指令到二维转台控制计算机。

所述的二维转台俯仰轴和二维转台偏航轴的正交位置与目标模拟源相对。 

一种用于雷达跟瞄高精度地面测试的误差补偿方法，其特点是，包含以下步骤： 

步骤1、分别建立二维转台坐标系及雷达测量坐标系；

步骤2、建立目标模拟源在二维转台转动一定角度时的运动方程；

步骤3、将步骤2中得到的目标模拟源运动关系转换到雷达测量坐标系，得到雷达测量坐标系下的目标模拟源运动方程；

步骤4、根据俯仰角和偏航角计算公式，由目标模拟源5在雷达测量坐标系下的运动方程解算出目标模拟源5的二维运动俯仰角度 和偏航角度计算公式；

步骤5、将目标模拟源5的二维运动俯仰角度和偏航角度的计算公式进行反算，求出二维转台1所需转动角度的计算公式，即误差补偿模型，对误差补偿模型进行运算后，得出二维转台1实际需要转动的角度和，将此计算结果作为二维转台1角度输入指令，实现误差补偿。

所述的二维转台坐标系以二维转台俯仰轴和二维转台偏航轴的正交位置为坐标原点O_转，Z_转轴以坐标原点O_转沿二维转台俯仰轴和二维转台偏航轴正交时转盘中心垂直向下指向地面为正向，X_转轴以坐标原点O_转指向目标模拟源的反方向为正向，Y_转轴正向由右手定则确定。 

所述的雷达测量坐标系以雷达驱动机构两轴交汇处为坐标原点O，Z轴以坐标原点O沿驱动机构垂直轴中心指向地面为正向，X轴以坐标原点O沿雷达天线指向目标模拟源为正向，Y轴正向由右手定则确定。 

所述的步骤2中二维转台转动的转序为先俯仰转动后偏航转动。 

所述的步骤2中目标模拟源在二维转台转动一定角度时的运动方程为： 

O'_转M＝A(β')A(α')O_转M 

其中，转动矩阵A(α')和转动矩阵A(β')分别为：