[发明专利]一种低角雷达电波折射误差在线修正方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达测量误差修正方法技术领域，具体涉及一种低角雷达电波折射误差在线修正方法。

背景技术

提高雷达的测量定位精度是导航、卫星和测控等应用领域的必要条件。随着组成雷达系统的电子元器件本身精度的提高以及相关数据处理方法的优化，大气环境引起的电波折射误差已成为限制雷达测量精度进一步提高的主要因素。

雷达探测空中目标时，电波要通过大气(包括对流层和电离层)环境。大气环境的不均匀性使得电波在大气中传播时产生折射效应，电波射线沿曲线而不是沿直线传播，且传播速度小于光速，使得雷达测量参数产生折射误差，进而影响雷达定位精度。要进一步提高雷达定位精度，必须进行电波折射误差修正。由于大气的水平不均匀性很小，因此折射误差只考虑距离误差和仰角误差，而不需要考虑方位角误差。目前，绝大多数学者利用实测大气环境参数，采用基于积分形式的射线描迹法进行电波折射误差的计算和修正，由于该方法需要测量大气环境参数和积分运算，需要的处理时间很长，因此它只适用于靶场和实验基地的雷达系统，而不适用于实际应用中需要在线(实时)进行电波折射误差修正的雷达系统。

目前已有的电波折射误差实时修正方法主要有两类，一类是利用微波辐射计测量雷达电波射线经过大气环境的热噪声，利用马可(Marcor)技术得到热噪声与折射误差的关系，进而进行折射误差修正。但是这种方法一是只能进行距离折射误差修正，不能进行角度折射误差的修正，修正参数不完整；二是它得到的折射误差只是从雷达到无限远处的误差量，不是雷达到目标之间的误差量，修正范围大于实际电波通过区间，扩大了误差量。另一类是对某些参数进行理想化近似的简化修正法，它不仅需要进行大量的前期数据统计工作，而且修正精度较低，只能适用于参与统计的典型地区的雷达系统。

为了满足实际应用中的雷达系统的电波折射误差在线修正，进一步提高雷达定位精度，有必要研发一种低角雷达电波折射误差在线修正方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种低角雷达电波折射误差在线修正方法，当雷达对目标进行测量时，将雷达测量参数(距离和角度)通过由GPS接收机、地面大气折射率测量仪、大气剖面数据库、控制与数据处理器和有关接口电路等组成的装置得到消除大气折射误差的雷达定位参数，用该参数进行目标的定位，提高雷达的定位精度。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种低角雷达电波折射误差在线修正方法，其特征在于包括以下步骤：(1)由雷达天线处的GPS接收机得到雷达天线的地理位置和工作月份，并通过数据接口输送到控制与数据处理器中；(2)控制与数据处理器根据雷达的地理位置和工作月份，在大气剖面数据库中找寻和确定所需要的大气模型；(3)大气折射率测量仪对雷达处的地面大气折射率进行测量，并将地面大气折射率测量值通过数据接口输送到控制与数据处理器中；(4)控制与数据处理器根据大气折射率测量值对步骤(2)中确定的大气模型进行参数确定，得到只含未知数高度h的实用大气剖面；(5)雷达测量参数通过数据接口输送到控制与数据处理器中；(6)在控制与数据处理器中，根据确定的大气剖面和雷达测量参数，利用差分电波折射误差修正方法计算电波折射误差，并将雷达测量参数进行误差修正，得到修正结果；(7)将修正后的雷达测量参数再输送到雷达的定位处理单元进行目标精确定位；(8)将雷达折射误差进行显示和存储。

进一步限定，所述的大气剖面数据库的建立方法具体包括以下步骤：

(1)根据我国常用雷达所处地理位置和无线电气象环境变化特点，采用栅格技术划分区域，在东经700到1350范围内按10间隔进行划分，在北纬150到550范围内按0.10间隔进行划分，划分后建立的栅格数为26000个；

(2)确定每个栅格内的大气实测剖面，根据目前我国现有大气剖面探测站的位置，从全国大气探测站的探测数据中找出对应栅格20年内的大气实测剖面数据，每天两组数据，每个站共有14600组，如果栅格内有实测数据，则该栅格内的数据即为实测大气剖面数据，如果栅格内没有实测大气剖面数据，根据相邻四个栅格内的实测大气剖面数据，利用拉格朗日插值公式求得该栅格内的大气剖面，最后使得每个栅格内都有20年的大气剖面实测数据；

(3)确定大气模式，通过对比各种大气模式，最后选用高精度的大气剖面分段模式，即