[发明专利]二维有源雷达的机载气象雷达视轴调节方法

说明书

本发明提供了一种二维有源雷达的机载气象雷达视轴调节方法，包括以下步骤：步骤一、根据载机在惯性系下运动姿态角的角速率计算出载机到达预定空域所需的天线角度的修正量；步骤二、将修正量经过空域稳定算法的坐标变换得到载机坐标系下控制天线的方位角和俯仰角坐标。在载机进入含有危险气象环境的空域之前，即提前进行探测，为飞行员进行规避提供依据，所探测的空域实际上应为预期飞机将要进入的空域，即优先关注预期航线上的危险气象目标。通过该项技术，可使机载雷达的探测视轴更加贴近飞机预期规划的飞行空域，为飞行员提供更准确的气象信息。

技术领域

本说明书涉及二维有源雷达技术领域，具体涉及一种二维有源雷达的机载气象雷达视轴调节方法。

背景技术

机载气象雷达主要用于飞行器在复杂气象条件下的辅助导航，通过雷达探测的方式，为飞行员提供载机航路上的气象目标探测，为飞行员规划飞行路线提供参考，在较远距离上识别威胁飞行安全的气象目标，为飞行员及时改变航线进行规避提供依据。

受传统平板天线式雷达波束范围的限制，需要通过波束运动的方式扫描足够大的航向空域范围，以确保飞行员获得足够的探测视野。扫描获得的信息被呈现在专门的显示画面上，供飞行员使用。雷达波束指向空域与载机存在相对运动，同时雷达载机相对于地理坐标系始终处于运动过程中。

载机在飞行过程中始终受到各种外部因素的扰动，载机会通过主动动作使航迹处于相对稳定的规划航线中，为确保飞行员能够获得相对稳定的气象探测信息，需要对雷达波束扫描视轴进行实时控制，确保视轴趋于期望空域。现有机载气象雷达视轴稳定一般在垂直扫描方向采用惯性坐标系稳定，在水平扫描方向采用飞机航向坐标系稳定，使用的为常规的惯性导航技术。

现有技术在气象雷达视轴稳定上仅根据载机惯导信息中的角度信息进行补偿和修正，即基于载机当前所处的姿态进行了稳定。现有视轴指向稳定算法将水平扫描平面稳定在惯性系平面上，当载机进行较大转弯角运动时，波束在较远距离量程指向的空域往往并不处于预期航线上，很可能延误飞行员获取到所需气象信息。现有视轴稳定算法在垂直扫描方向上依赖飞行员手动调节，占用飞行员精力，且手动调节的幅度依赖飞行员经验。

在以往的机载气象雷达系统中，波束扫描通过机械装置驱动天线实现，波束轨迹单一，响应缓慢，难以敏捷调整波束方向。使用二维有源体制气象雷达后，可以基于探测需求快速调整波束指向方向，使飞行预期航迹敏捷规划波束指向成为可能。

发明内容

有鉴于此，本说明书实施例提供一种二维有源雷达的机载气象雷达视轴调节方法，以达到对预定空域进行提前探测的目的。

本说明书实施例提供以下技术方案：一种二维有源雷达的机载气象雷达视轴调节方法，包括以下步骤：步骤一、根据载机在惯性系下运动姿态角的角速率计算出载机到达预定空域所需的天线角度的修正量；步骤二、将修正量经过空域稳定算法的坐标变换得到载机坐标系下控制天线的方位角和俯仰角坐标。

进一步地，步骤一具体为：步骤1.1、根据惯导系统提供的惯性系下载机的运动姿态角计算载机的航向角俯仰角θ_β、横滚角航向角的角速率俯仰角的角速率横滚角的角速率和载机的速度v；步骤1.2、根据航向角俯仰角θ_β、横滚角航向角的角速率俯仰角的角速率横滚角的角速率和载机的速度v并通过预测算法计算出载机到达预定空域所需的天线角度的修正量。

进一步地，预测算法公式具体为其中，为航向角的角速率的二阶导，为俯仰角的角速率的二阶导，为横滚角的角速率的二阶导，T(v)为在速度为v的条件下，到达预定空域的时间。

进一步地，预定空域包括在垂直扫描方向上的预定空域位置或者在水平扫描方向上预定空域的位置。

进一步地，二维有源雷达的机载气象雷达视轴调节方法还包括：步骤三，通过控制天线的方位角和俯仰角坐标调整载机雷达的波束指向中心和探测范围。