2.4 双基地雷达测量精度_双/多基地雷达目标探测与识别-QQ阅读男生都市网

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2.4　双基地雷达测量精度

由于双基地雷达通常采用距离和-角度法作为距离估值的方法，可直接测量的参数包括距离和、角度及多普勒频移。基线距离被看作双基地雷达系统本身的参数值，可不归入与目标有关的测量参数之中。

双基地雷达测量距离和、角度及多普勒频移的机理与单基地雷达相同。因此，单基地雷达中对距离、角度及多普勒频移的误差分析方法和结果适用于双基地雷达情况。已经有很多专著对单基地雷达的上述误差进行了广泛的研究，本节仅就双基地雷达与单基地雷达的各项误差进行简要的对比分析。

多基地雷达由多部双基地雷达组合而来，双基地雷达间共用一个发射站，各自的接收站异地。多基地雷达的测量精度由组成它的各双基地雷达测量精度决定，是各双基地雷达测量精度的上限。

2.4.1　双基地雷达距离和测量精度

在单基地雷达中，目标距离是通过测量由发射站到目标再返回到雷达的信号延迟时间来得到的，即

其中，RM为目标距离，c为光速，tr为信号由发射站到目标再回到雷达的延迟时间。

对于双基地雷达，目标距离和也是通过测量由发射站到目标再散射到接收站的信号延迟时间来得到的，即

其中，RS为发射站到目标与接收站到目标的距离之和，ts为信号由发射站到目标再到接收站的延迟时间。

由此可知：双基地雷达测量距离和与单基地雷达测距一样，都是测量信号由发射到接收的延迟时间，两者不同之处在于信号的传播路径和目标散射特性。单基地雷达收、发合一，由雷达到目标和由目标到雷达的信号传播路径是相同的。对于双基地雷达，由发射站到目标与由目标到接收站的传播路径是不相同的。传播误差主要包括对流层折射、电离层折射和多路径效应引起的测距误差。虽然传播路径不同，但单基地雷达中有关传播误差的分析方法及公式仍可用于双基地雷达情况。此时，根据实际双基地雷达的结构与目标位置分别考虑发射站到目标与接收站到目标的传播误差，便可得到双基地情况下的传播误差。

查阅相关文献可知，双基地雷达截面积是电波入射视角与散射视角的函数。一般而言，对同一目标，单、双基地雷达的目标特性是不相同的。目标的振幅起伏一般不会产生测距误差，因为每一个回波脉冲都可以在时间鉴别器输出端获得一个误差电压，与测角时的单脉冲体制类似；目标闪烁将引起测距的起伏误差，当双基地雷达工作在雷达截面积的双基地区时，目标闪烁效应较单基地情况下的小。此时，由目标闪烁效应引起的双基地测距误差较单基地情况下的小。

除了传播误差与目标误差不同之外，双基地雷达测量距离和误差的其他来源均与单基地雷达的相同。比如雷达跟踪误差、转换误差、设备不完善误差等。

双基地雷达测量距离和的理论误差与单基地雷达相同。所谓理论误差指的是仅考虑接收机热噪声引起的时延估值均方根误差。该误差是测距精度的上限值。实际测距误差大于此数值。双基地雷达测量距离和的理论误差表示为

其中，为匹配滤波器输出端最大信噪比，E为信号能量，N0为噪声的单边带功率密度；β随不同波形而变，它是信号带宽的函数。

当发射波形为带宽有限的矩形脉冲时，

当发射波形为线性调频信号时，

其中，B为信号带宽。由此可以看出，测量距离和的理论测量精度除了与测量的信噪比有关，还取决于信号的带宽。带宽越宽，则测量距离和的精度就越高。

当考虑双基地雷达具体的测量距离和的方法时，还必须加上由其方法带来的误差。当采用直接法时，测量距离和的误差必须加上基线距离测量误差；当采用间接法时，测量距离和的误差必须加上同步时钟非准确同步的误差。

2.4.2　双基地雷达角度测量精度

双基地雷达测量角度的物理基础与单基地雷达相同，都是利用天线的方向性及电波在均匀媒介中的传播直线性。双基地雷达与单基地雷达测量角度的不同之处在于信号传播路径和目标特性。对于跟踪型双基地雷达，发射天线始终照射目标，利用接收天线的单程天线方向性来测角。

传播路径的不同将导致双基地雷达与单基地雷达的传播误差有所不同。传播误差主要包括对流层和电离层折射以及多路径效应引起的误差。由于收、发分置，发射天线方向性对总的天线方向性影响较小，双基地雷达测量角度主要是利用接收天线的单程天线方向性，因为双基地雷达只须考虑目标到接收站路径上的折射和多路径传播。故双基地雷达由于折射和多路径效应产生的传播误差将比单基地雷达的小。估计误差的方法和公式与单基地雷达的相同。

由双基地雷达目标特性引起的误差称为目标误差，它主要包括振幅起伏、目标闪烁、极化引起的测角误差。与单基地雷达一样，振幅起伏不影响单脉冲接收体制的测角精度，而影响圆锥扫描和线性（圆周）扫描体制的测角精度。当双基地雷达工作在目标雷达截面积的双基地区时，目标闪烁相对单基地雷达情况有所减弱，在此种情况下，由目标闪烁引起的双基地雷达测角误差比单基地雷达的小。双基地雷达由于正交极化分量所产生的测角误差将比单基地雷达的大。这是因为当收、发分置时，收、发天线极化方向很难保持一致，正交极化分量对测角误差影响增大。

双基地雷达与单基地雷达相比，由传播误差和目标误差引起的测角误差存在差异，但双基地雷达由设备不完善性引起的跟踪误差和转换误差与单基地雷达的相同。

仅考虑由接收机热噪声（包括天线噪声）引起的对角误差称为测角理论误差。双基地雷达测角理论误差的公式与单基地雷达的相同。对搜索型雷达，测角理论误差均方根值为

其中，λ为波长，为接收机输出端的最大信噪比，γ为天线的均方根孔径宽度。

当天线口面为等幅分布时，有

当天线口面为余弦分布时，有

其中，Δθ为天线方向图半功率波束宽度，λ为波长。

可见测角理论误差除了与信噪比有关，还与天线的波束宽度有关。当信噪比一定时，天线的波束宽度越窄，测角理论精度越高。

值得说明的是，双基地雷达的测角理论误差比单基地雷达的大。由于单基地雷达发射和接收共用一个天线，回波信号受到天线方向图的两次调制，总的天线方向性得到锐化。因此，对单基地雷达来说，上述公式中的Δθ应代入双程天线方向图半功率波束宽度。而在双基地雷达情况下，发射波束通常对接收波束起不到锐化作用，故Δθ应代入接收天线单程方向图半功率波束宽度。这样双基地雷达测角理论误差约为单基地雷达的倍。