本發(fā)明涉及在連續(xù)波三坐標雷達領(lǐng)域中的一種對目標方位角、俯仰角進行姿態(tài)補償?shù)姆椒?，特別適用于連續(xù)波三坐標雷達的角度補償。
背景技術(shù)：
：目前，在國內(nèi)外連續(xù)波三坐標雷達中采用慣性導航系統(tǒng)進行目標測角姿態(tài)補償，這種補償方式成本高，而且由于這種補償方法使用偏航角、俯仰角、橫滾角三個角度，使得算法復雜。技術(shù)實現(xiàn)要素：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于傾角傳感器的測角姿態(tài)補償方法，該方法可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的采用慣性導航系統(tǒng)補償方法，并且由于傾角傳感器價格比慣性導航系統(tǒng)低，這樣雷達成本相比傳統(tǒng)方法低。同時由于這種補償方法只使用雙軸傾角，算法得到簡化。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種連續(xù)波三坐標雷達測角姿態(tài)補償方法，包括以下步驟：(1)在雷達的天線底面安裝傾角傳感器，且傾角傳感器平行于天線底面；(2)傾角傳感器隨天線轉(zhuǎn)動一圈，測量天線轉(zhuǎn)到各方位角時傾角傳感器的xs軸傾角和ys軸傾角，將方位角、xs軸傾角和ys軸傾角匯總得到測量數(shù)據(jù)表；所述的傾角傳感器的xs軸指向天線法線方向，ys軸指向從xs軸在天線底面上逆時針轉(zhuǎn)90°后的方向；xs軸傾角為xs軸與水平面的夾角，ys軸傾角為ys軸與水平面的夾角；方位角為從基準線順時針轉(zhuǎn)到xs軸的夾角；(3)測量雷達與目標之間的距離、方位角和俯仰角；(4)根據(jù)測得的方位角查測量數(shù)據(jù)表，得到該方位角對應(yīng)的xs軸傾角和ys軸傾角；(5)根據(jù)xs軸傾角和ys軸傾角分別計算方位角補償量和俯仰角補償量：若xs軸傾角和ys軸傾角均為0，則天線為水平，方位角補償量和俯仰角補償量均為0；否則，天線為傾斜，由xs軸傾角和ys軸傾角分別計算方位角補償量和俯仰角補償量；(6)根據(jù)方位角補償量和俯仰角補償量，對測量得到的方位角和俯仰角分別進行補償，得到補償后的方位角和俯仰角。其中，步驟(5)所述的由xs軸傾角和ys軸傾角分別計算方位角補償量和俯仰角補償量，具體為：(501)由xs軸傾角和ys軸傾角找到天線底面傾斜時的對稱軸，進而計算出傾斜平面和水平面的夾角，以及以對稱軸為基準線時目標的方位角；所述的傾斜平面為平面Oxsys，O為天線底面的中心；(502)根據(jù)目標在對稱軸坐標系中的極坐標，以及對稱軸坐標系和水平面坐標系之間的坐標旋轉(zhuǎn)關(guān)系，得到目標在水平面坐標系中的極坐標；(503)由目標在對稱軸坐標系中的極坐標和水平面坐標系中的極坐標，分別計算方位角補償量和俯仰角補償量。本發(fā)明相比
背景技術(shù)：
具有以下優(yōu)點：1.本發(fā)明相比采用傳統(tǒng)的慣性導航系統(tǒng)補償?shù)某杀镜停?.本發(fā)明只使用雙軸傾角，算法簡單。附圖說明圖1是本發(fā)明的天線、傾角傳感器和目標示意圖。圖2是本發(fā)明的對稱軸坐標系和水平面坐標系示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細的說明。一種連續(xù)波三坐標雷達測角姿態(tài)補償方法，包括以下步驟：(1)把傾角傳感器平行安裝到雷達天線底面；實施例中，把傾角傳感器安裝到雷達天線底面的中心O上，傾角傳感器平行于天線底面；xs軸指向天線法線方向，ys軸指向從xs軸在天線底面上逆時針轉(zhuǎn)90°后的方向，zs軸垂直于平面Oxsys、指向上，構(gòu)成右手系(如圖1所示)。(2)傾角傳感器預先隨天線轉(zhuǎn)動一圈，測量天線轉(zhuǎn)到方位角wi時傾角傳感器的雙軸傾角，將方位角和雙軸傾角匯總得到測量數(shù)據(jù)表A；所述的雙軸傾角為xs軸傾角(xs軸和水平面的夾角)和ys軸傾角(ys軸和水平面的夾角)；實施例中，當wi＝0°，1°，…，359°時，測量得到對應(yīng)的xs軸傾角ui和ys軸傾角vi，構(gòu)成測量數(shù)據(jù)表A，A＝{wi,ui,vi,i＝1,2,…,n}；其中，n＝360；wi為方位角，wi＝0°，1°，…，359°；ui為天線轉(zhuǎn)到方位角wi時，傾角傳感器的xs軸傾角；vi為天線轉(zhuǎn)到方位角wi時，傾角傳感器的ys軸傾角。(3)在時間t時，測量雷達與目標之間的參數(shù)；測量的參數(shù)包括距離、方位角、俯仰角和徑向速度，依次記為r0、α0、e0、vr；實施例中，方位角α0為從正北方向順時針轉(zhuǎn)到天線法線方向(xs軸)的角度；俯仰角e0向上為正，向下為負；假定在時刻6s時，目標距雷達的真實距離為8km，飛行方向為沿徑向遠離雷達飛行，速度為0.1km/s，方位角是30°，俯仰角是4°；如果不考慮測量誤差，則測量到的目標參數(shù)為：(6s，8km，30°，4°，0.1km/s)。(4)由方位角α0查測量數(shù)據(jù)表A，當α0＝wj時，得到的方位角α0對應(yīng)的xs軸傾角u和ys軸傾角v為：u＝uj，v＝vj，1≤j≤n；實施例中，假定在測量數(shù)據(jù)表A中，當wj＝30°時，對應(yīng)的xs軸傾角uj和ys軸傾角vj分別為uj＝6°，vj＝8°，j＝31；由方位角α0＝30°，查測量數(shù)據(jù)表A，得到α0對應(yīng)的xs軸傾角u、ys軸傾角v為：u＝uj＝6°，v＝vj＝8°。(5)根據(jù)xs軸傾角和ys軸傾角分別計算方位角補償量和俯仰角補償量：若u＝0，并且v＝0，則天線為水平，方位角補償量Δα、俯仰角補償量Δe分別為：Δα＝0，Δe＝0；否則，天線為傾斜，由xs軸傾角u、ys軸傾角v計算方位角補償量Δα、俯仰角補償量Δe。實施例中，u＝6°，v＝8°，天線為傾斜，由xs軸傾角u、ys軸傾角v計算方位角補償量Δα、俯仰角補償量Δe。天線為傾斜時，由xs軸傾角u、ys軸傾角v計算方位角補償量Δα、俯仰角補償量Δe；具體包括以下步驟：501、判斷傾斜平面Oxsys的傾斜情況：由傾角傳感器給出的xs軸傾角u，ys軸傾角v，可得實施例中，由u＝6°，v＝8°，可得平面Oxsys的第一象限上仰。502、計算傾斜平面和水平面的夾角θ：令則傾斜平面和水平面的夾角θ為：實施例中，平面Oxsys的第一象限上仰，β＝u＝6°，γ＝v＝8°則傾斜平面和水平面的夾角θ為：503、計算從傾斜平面的對稱軸順時針轉(zhuǎn)到天線法線方向(xs軸)的角度σ；所述的對稱軸為過天線底面的中心且使傾斜平面左右對稱的線；從對稱軸順時針轉(zhuǎn)到天線法線方向(xs軸)的角度σ為：其中，ρ=arctgsinγsinβ;]]>實施例中，平面Oxsys的第一象限上仰，則從對稱軸順時針轉(zhuǎn)到天線法線方向xs軸的角度σ為：σ＝ρ＝53.09°。504、計算目標在對稱軸坐標系中的極坐標對稱軸坐標系：沿對稱軸上仰方向作X軸，從X軸在平面Oxsys上順時針轉(zhuǎn)90°作Y軸，Z軸垂直于平面OXY、指向下，構(gòu)成右手系(如圖2所示)；目標在對稱軸坐標系中的極坐標的各個元素為：R＝r0，A＝σ，E＝-e0其中，R為距離；A為方位角，順時針為正；E為俯仰角，向下為正，向上為負；實施例中，目標在對稱軸坐標系中的極坐標的各個元素為：R＝r0＝8km，A＝σ＝53.09°，E＝-e0＝-4°。505、將目標在對稱軸坐標系中的極坐標轉(zhuǎn)換為直角坐標：目標在對稱軸坐標系中的極坐標為(R,A,E)T，則直角坐標的各個元素為：X＝RcosAcosE，Y＝RsinAcosE，Z＝RsinE；實施例中，目標在對稱軸坐標系中的極坐標為：(R,A,E)T＝(8km,53.09°,-4°)T則直角坐標的各個元素為：X＝RcosAcosE＝8cos53.09°cos(-4°)≈4.79kmY＝RsinAcosE＝8sin53.09°cos(-4°)≈6.38kmZ＝RsinE＝8sin(-4°)≈-0.56km；506、將目標在對稱軸坐標系中的直角坐標轉(zhuǎn)換為水平面坐標系中的直角坐標：水平面坐標系：把X軸投影到過點O的水平面上作x軸，從x軸在水平面上順時針轉(zhuǎn)90°作y軸，z軸垂直于水平面Oxy、指向下，構(gòu)成右手系(如圖2所示)；目標在對稱軸坐標系中的直角坐標為(X,Y,Z)T，則在水平面坐標系中的直角坐標(x,y,z)T為：xyz=Ry(-θ)XYZ]]>其中，從水平面坐標系Oxyz到對稱軸坐標系OXYZ的坐標旋轉(zhuǎn)矩陣Ry(θ)=cosθ0-sinθ010sinθ0cosθ;]]>實施例中，目標在對稱軸坐標系中的直角坐標(X,Y,Z)T為：(X,Y,Z)T＝(4.79km,6.38km,-0.56km)T則在水平面坐標系中的直角坐標(x,y,z)T為：507、將目標在水平面坐標系中的直角坐標轉(zhuǎn)換為極坐標：目標在水平面坐標系中的直角坐標為(x,y,z)T，則極坐標的各個元素為：r=x2+y2+z2,α=arctgyx,e=arctgzx2+y2;]]>實施例中，目標在水平面坐標系中的直角坐標(x,y,z)T為：(x,y,z)T＝(4.62km,6.38km,-1.38km)T則極坐標的各個元素為：r=x2+y2+z2=4.622+6.382+(-1.38)2≈8km]]>508、計算目標的方位角補償量Δα和俯仰角補償量Δe：目標在對稱軸坐標系中的極坐標為(R,A,E)T，水平面坐標系中的極坐標為(r,α,e)T；則順時針方位角補償量Δα為：Δα＝α-A在俯仰角向上為正，向下為負時，俯仰角補償量Δe為：Δe＝(-e)-(-E)＝E-e；實施例中，目標在對稱軸坐標系中的極坐標(R,A,E)T、水平面坐標系中的極坐標(r,α,e)T分別為：(R,A,E)T＝(8km,53.09°,-4°)T(r,α,e)T＝(8km,54.08°,-9.96°)T；則順時針方位角補償量Δα為：Δα＝α-A＝54.08°-53.09°＝0.99°在俯仰角向上為正，向下為負時，俯仰角補償量Δe為：Δe＝E-e＝(-4°)-(-9.96°)＝5.96°；(6)把測量得到的目標的方位角、俯仰角修正到水平面上，得到補償后的方位角α、俯仰角e：α＝α0+Δα，e＝e0+Δe；實施例中，目標在水平面上的方位角α、俯仰角e分別為：α＝α0+Δα＝30°+0.99°＝30.99°，e＝e0+Δe＝4°+5.96°＝9.96°；完成目標角度補償。當前第1頁1 2 3