X频段星载合成孔径雷达与船载雷达系统共存研究

依据《无线电规则》和《中华人民共和国无线电频率划分规定》第5.476A款要求,9GHz频段卫星地球探测业务(有源)不得对同、邻频的水上无线电导航和无线电定位业务台站、无线电导航台站、固定业务电台等产生有害干扰,亦不得要求这些台站提供保护。本文主要评估X频段星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar Satell,简称SAR卫星)与船载雷达系统的干扰共存问题。研究表明,SAR卫星对同、邻频的水上无线电导航系统存在一定概率的干扰,且干扰的大小超出了水上无线电导航业务系统的干扰协调门限。因此,SAR卫星使用X频段时,需要评估对水上无线电导航业务系统的干扰。

基于恒星测量的船载雷达轴系误差修正参数动态标定

提出了一种动态条件下通过船载经纬仪和雷达标校电视联合测恒星,标定雷达轴系误差修正参数的数学方法,从理论上推导了相关的模型。在此基础上,通过实测数据进行了试算分析。分析结果表明:利用动态标定方法给出的船载无线电雷达轴系误差修正参数吸收了经纬仪光轴和雷达光轴之间的偏差,有效提高了雷达测角精度。

基于星敏感器指向的船载雷达轴系误差分离模型

针对现有船载雷达动态标校方法的不足,提出了一种基于星敏感器的船载雷达轴系误差标校方法。该方法以精确的星敏感器地平指向为比对基准,解算船载雷达的轴系误差。设计了基于星敏感器的船载雷达动态标校方案,分析了船摇测量误差对雷达测角精度的影响,推导了天线座垂向变形引起的雷达测角误差修正模型。根据测量目标的不同,分别建立了联合测星与跟踪目标时的船载雷达轴系误差分离模型。最后通过联合测星试验对轴系误差分离模型进行了验证。试验结果表明,利用动态标校成果修正后的船载雷达方位、俯仰系统残差分别为3″和9″,随机残差分别为40″和45″,满足雷达轴系误差标定要求,具有较高的实用价值。

船载雷达方位转盘不水平度自动化检测方法

以往的航天测量船船载雷达方位转盘不水平度检测方法存在着检测效率低下、检测密度不高以及人员工作环境恶劣等不足,为解决这些问题,开展了自动化检测研究。以数据同步采集与处理技术为基础,构建了自动化检测系统硬件平台,研究了数据处理方法,开发了数据处理软件。经过几十次的实验验证,新方法与以往方法在精度上相当,但检测效率提高了约9倍,检测密度提高了约20倍,并改善了工作环境。因此,该方法有效、可行,有效降低以时计费的检测费用。

基于星敏感器的船载雷达误差修正参数解算方法

针对动态条件下船载雷达误差修正参数标定困难的问题,提出了基于星敏感器的船载雷达误差修正参数解算方法,该方法以安装于船载雷达天线的星敏感器测角数据为比对基准。总结了船载雷达标定方法的现状,介绍了基于星敏感器的船载雷达误差修正参数解算原理,推导了船载雷达误差计算公式和误差修正参数解算模型。通过计算雷达相对星敏感器的角度残差,采用最小二乘算法实现了误差修正参数的解算。最后,通过静态与动态试验对该方法进行了验证。试验结果表明,静态条件下,该方法与传统坞内标定结果相比一致性优于15″,动态条件下的一致性优于25″,说明该方法技术上是可行的。

船载雷达海冰监测及预报技术在辽东湾冰区油轮外输作业中的应用

渤海的辽东湾是世界上典型的海湾结冰区,位于冰区中的石油平台油轮外输作业中,流冰连续不断地漂移、聚集形成堆积冰,给海上油轮的外输作业安全带来严重危害。本文概述了在国内首次利用船载雷达,在该湾冰区石油平台上,现场采用雷达海冰监测预报技术系统,进行遥感海冰数据源的获取,图像的解译和数值化处理,得到流冰类型、冰厚度、流冰密集度、流冰速度、方向、流冰漂移轨迹等要素。同时首次现场实时计算出雷达冰漂流场矢量图,并开展了雷达海冰数值跟踪预报,在冰区油轮外输作业中得到很好应用,为雷达技术对水体和海冰监测和预报、遥感应用新领域提供科学依据。

船载雷达光轴晃动对修正参数标定的影响

船载雷达标校望远镜光轴、标校电视光轴在天线不同状态下会产生不同程度的晃动,可达角分量级,在利用反向法标定雷达零位和轴系误差时,会给标定结果带来较大误差。针对此问题,提出了通过分别检测天线在正向、反向状态下标校望远镜光轴与标校电视光轴间不平行度以判定光轴是否存在晃动的方法,同时提出了利用大地测量成果精确解算光轴俯仰晃动量的方法,给出了解算模型,试验表明解算精度满足雷达标校要求。在此基础上给出了当光轴存在俯仰晃动时,俯仰零位、俯仰光电偏差、天线重力下垂误差等相关参数标定的改进数据处理模型。

船载雷达光机轴偏差的动态标校

为解决船载雷达在海上动态情况下雷达光轴与机械轴之间的偏差无法准确标校的问题,提出了采用标校电视反向法瞄船桅光标,在海上动态条件下标校雷达光机偏差的新方法,并分析了该方法的可能误差源,得出改正角误差是反向法光机偏差标校的最大误差源,给出了减少或避免改正角误差的三个解决方法,即智能选择法﹑相对比较法和最小二乘法,利用相对比较法对反向法光机偏差标校数据进行误差修正,标校精度优于10″。试验结果表明,该方法解决了近距离改正角误差较大的技术难题,提高了标校精度,且该方法操作性强,在船载雷达上有较高的实用价值。

基于恒星观测的船载雷达精度检验方法

针对传统的船载雷达精度检验方法存在诸如协调量大、不能经常进行的不足,提出了基于恒星观测的船载雷达精度检验方法。该方法以安装于船载雷达天线的星敏感器观测恒星的数据为比对基准。推导了将星敏感器光轴在J2000.0地心惯性坐标系中的指向,转换为以船载雷达三轴中心为原点的地平系中指向的公式。针对被跟踪目标在星敏感器中可见和不可见,给出了两种不同的光电偏差修正方法。外场试验结果表明,利用该方法检验雷达精度得到的结果与利用精轨卫星相比,残差小于0.3c,满足对雷达精度检验的要求。该方法不仅可实现雷达精度检验的经常性,也可提高雷达精度检验的实时性和有效性。

船载雷达伺服系统船摇隔离度静态测试方法

克服船舶摇摆对船载雷达跟踪的影响是船载雷达伺服系统的特殊性问题,船摇隔离效果的测试和调试需要在雷达试验场进行摇摆台试验或出海以后在船舶生摇时开展,需要耗费大量的人力物力。在对船载雷达伺服系统环路进行建模分析的基础上,文中提出了基于“数引环路”和“自跟踪回路”的两种船摇隔离度静态测试方法。仿真分析和现场试验表明:该测试方法实现简单,便于工程应用。

船载雷达轴系误差修正参数的标定

船载某C频段统一测控系统(UCB)因为光轴变化,使得坞内标定的角度零值、光机偏差等轴系误差修正参数不能准确校正设备的光轴指向偏差,而以光轴为基准放球标定的光电偏差修正参数无法使用。针对这个难题,在深入分析雷达轴系误差修正原理及参数标定方法的基础上,提出了基于测星数据动态标定雷达轴系误差参数、基于脉冲雷达电轴推算UCB光电偏差参数的替代方法,给出了相关数学模型,并利用实测数据进行了验算分析。试验结果表明,替代方法标定的参数准确合理,误差修正精度高,有效提升了数据处理精度。

船载雷达角度零值动态标定方法研究

针对船载雷达海上动态环境下角度标校的难题,介绍了船载雷达角度零值动态标定新方法——星体测量法,该方法以高精度的经纬仪为基准,通过雷达与经纬仪联合测量恒星,在同一坐标系下进行数据处理,得到角度零值。同时,本文对各种标定方法的优劣进行研究分析,通过试验验证,与传统坞内标定等方法相比,动态标定新方法优势显著,提高了测角精度。

船载雷达光电偏差动态标定技术研究

介绍了一种海上动态环境下光电偏差标定的新技术——低轨目标标定法。该技术与传统的标定球法相比优势显著,提高了数据准确度,对精确定轨具有重要意义。

增加船载雷达位置环船摇隔离度方法研究

本文结合现有测量船自跟踪环船摇隔离技术,提出在大地手控位置环叠加反馈陀螺及前馈陀螺来增加位置环大地手控工作方式船摇隔离度的新方法,并对以上方法进行了理论分析及试验验证。通过分析及试验验证,增加陀螺后位置环大地手控工作方式船摇隔离度有明显提高,大大降低了窄波束船载雷达目标捕获难度。

面向船载雷达图像的船只检测方法

提出一种适用于船载雷达图像的船只检测方法,对相邻的多幅雷达图像进行叠加处理,采用概率神经网络模型估计海杂波雷达后向散射的概率分布,利用恒虚警率技术确定全局阈值,根据连通区域的大小去除虚警。使用X波段船载雷达图像序列对该方法进行检验,结果表明,利用该方法得到的船载雷达图像的船只检测精度可达89.5%。

船载雷达回程误差分析及消隙设计

本文提出一种采用电消隙技术减小回程误差的方法。通过对回程误差进行分析,从结构和电路两方面分别介绍减小回程误差的措施,并结合船载雷达设备重点对电消隙技术进行研究分析。与传统的单纯机械消隙相比,电消隙技术显著提高了船载雷达的测量精度。

基于速度正反馈的船载雷达动态滞后补偿方法

船载雷达跟踪系统中,以复合控制减小跟踪动态滞后误差是一种常用手段,但使用存在限制,需提供跟踪目标的速度信息。本文提出一种基于速度正反馈的船载雷达动态滞后补偿方法。在没有速度信号的情况下,在速度环并联一个带低通滤波器的速度正反馈环节,高频误差分量被低通滤波器过滤,系统开环传递函数对数幅频特性的低频段有明显改善。通过实验验证,速度正反馈补偿法减小了船载雷达跟踪速度和加速度误差,显著提高了海上动态环境下雷达跟踪精度。

基于接近开关的船载雷达零位记忆装置设计与实现

针对传统零位记忆装置精度低和人员读数随机误差较大的问题,利用电磁感应技术,设计一种基于接近开关的新型零位记忆装置。实验表明该装置提高了重复精度,减小了误差,同时了实现了自动化标校。

船载雷达海上动态跟踪仿真系统设计

该文分析了建立船载测控雷达海上动态跟踪仿真系统的必要性与重要性,并基于分布交互式仿真(DIS)技术对该仿真系统进行了设计。该系统为半实物仿真系统,其中船载雷达伺服操作仿真控制台为实物仿真,其余均为计算机全数字仿真。论文介绍了系统的总体框架以及仿真软件中控制系统实体仿真、虚拟目标及状态仿真、系统管理及辅助控制三个部分的功能及相互关系,对通信处理模块、实体仿真模块、实时数据处理等模块的功能、控制流和数据流进行了具体描述。最后,介绍了开发该系统时所采用的关键技术。