雷达天线伺服系统误差分析

韩润林 刘爽 张明

摘要：雷达天线伺服系统根据一定的速度,范围和扫描算法定期扫描和检测特定的空域,以感知外部环境并获取目标信息。在实际应用中由于雷达天线伺服系统的加工精度、装配协调性、轴承间隙负荷分布、变形等因素的影响。

关键词：雷达天线；伺服系统；误差；

前言：随着航天工业的不断发展,对跟踪精度的要求越来越高但由于雷达天线盘体大、重力穿透率低、电轴漂移等诸多影响测量精度的因素,在跟踪和捕获目标之前必须校准误差补偿。

一、雷达天线伺服系统误差

由于目标的真实方位是在水平平面上测量的,因此实际的跳跃角度是在铅的垂直平面上测量的,而角度的雷达测量数据是通过轴角编码器导出的。当天线座方位轴垂直时天线轴垂直于方位轴,而天线的机械轴电轴垂直于方位轴,即轴在点O完美交叉,方位轴旋转一周,而方位轴的轨迹是水平平面,与地面平行轴在一周内旋转,天线的机械轴运动轨迹是铅垂直表面,与轴交叉并垂直于轴。因此,跳跃轴的方位角和旋转角度准确地反映了目标的真实方位角和跳跃角度。如果方位轴不是铅锤则方位轴的旋转角度不能准确反映水平平面上的方位角;跳线轴不是水平的,跳线轴的旋转角度不能准确反映跳线在铅垂直平面上的角度;因此,轴的方位角和旋转角度不能准确反映目标的真实方位角和的真实角度,造成雷达角度的测量误差。

在制造和安装过程中,由于尺寸误差几何误差,相对位置误差以及轴系部件安装质量的影响,天线座椅在安装天线光轴时会产生光学误差。校准光学器件轴向误差的方法由于传统的校准方法,机电轴误差包括光轴和齿轮轴的垂直度误差,电轴与光轴的对应度误差分为两部分,目前讨论的电机轴误差的直接校准方法如下仍采用天线倒置法,天线自动跟踪,电轴与塔信号对齐,天线角度在此时记录然后方位角旋转180度,齿轮角度旋转,自动跟踪塔标志灯,在此时记录天线角度。在整个校准过程中数据仅由轴角编码器输出,从而避免了望远镜读取光标时的视觉错误,从而减少了校准过程中的偶然错误并促进了校准的自动化。

轴误差的综合分析,由轴的垂直度和伺服驱动引起的误差。齿轮轴与齿轮传动之间可能存在单一的加工或安装结构,由于加工精度高,不可避免地存在垂直度误差。合成探戈轴误差。由于轴和轴伺服驱动器的垂直度引起的误差是由于径向跳动和滑动轴承间隙引起的误差,以及轴安装时的偏心误差和轴变形引起的误差,激光雷达天线伺服系统通过定向和跳跃伺服驱动器扫描特定范围的空域。由于轴系的加工精度、配合度、跨度、结构、变形等影响和制约因素,以及考虑到荷载和超载应用的需要故障应控制。

在对传统的机电误差进行校准时,电机误差分为两部分光轴和换档轴的垂直误差。光轴和节气门轴的误差主要是由于天线的安装平面与天线的中心轴机械轴不垂直,安装时间与节气门轴不平行。配置安装后它将成为固定系统错误。该误差通常在制造时保证了适当的精度,包括天线安装平面沿着天线中心轴线不垂直、安装平面沿着轴线不平整、电气轴线与光学轴线不一致的误差主要是由电源振荡、反射器振荡电性能不平衡等因素造成的,包括:光学轴线上电轴的调节误差电轴的误差和在机电轴的校准中,由于望远镜不用于校准所以轴系的误差不包括由于望远镜的安装尺寸引起的误差,根据误差计算公式,电机误差主要取决于天线电轴的漂移机械轴的零点校准等。目前正在进行理论研究以验证其可行性。

二、雷达天线伺服系统误差调平

水平误差测试步骤,控制雷达天线伺服系统使其方位为0,跳动角度显示图像的光学液位计被放置在天线的同轴转子的顶面上而图像的水平仪在转子平面和转子平面之间保持清洁和均匀。当微分均匀旋转时气泡在水平气泡内平稳移动,没有停止和跳动。在这种情况下,地平线手柄指示的方向是被测点的线性方向,线性方向的值是被测值然后必须在测量记录卡上做相应的记录否则测量方位与实际位置不匹配,无法找到影响对齐的水平其中我们将测量值记录在第一点称为测量点,作为零点在测量卡上作为第一方向的测量点。测量后水平计不能移动,移动后需要重新启动水平计并重新写入数据。

天线的对齐方法。当天线电平超过时需要对齐天线。具体步骤如下首先,松开天线和塔架的底座,安装所有固定螺栓将安装在天线底部的螺栓表面全部三次平滑润滑,否则在天线插座负荷大时旋转螺栓,容易使螺栓变湿;拧紧重螺钉,通过对接天线底座上法兰,上座法兰盘上的间隙可插入平垫;根据光学图像水平测量的结果,确定天线在水平位置的位置,无需添加垫片;最小方向,以中心最低点到天线座法兰底部间隙添加不同厚度的垫片,安装后调整垫片,松开调节升降螺丝,看调节垫片不对齐,如果没有间隙可能法兰与其他固体物体和调节垫片不对齐,应重新抬起天线法兰进行检查然后松开升降螺丝;根据螺栓固定对角线的方向,先将螺栓位置的顶点固定;再次测量天线水平,记住记录根据测量值,进行适当的调整直到它们被认为是可接受的安装螺丝,用于固定天线和塔的中心;天线外壳液位校准符合相关要求。

众所周知目标的方向主要由单个脉冲差分光束的零度决定,因此差分光束的零度位置的准确性非常重要。在一定精度下激发激励函数都存在量化精度和量化误差的问题,因此差分光束的零位是相位数的函数。当设置模块均振激发时单元之间的距离则差分光束方向的函数光束的零偏移越大精度越高。具有改进角误差特性的测量数据分析使雷达能够在环境中稳定地搜索和跟踪目标,并且具有不同角度的天线方向误差非常重要。主要使用基本相位以及相位收敛的迭代次数不足。采样器选择统一的固定初始相位移等这也是光束方向误差的主要因素。当目标在光束的跳动角度变化在1以内,跳动角度误差随变化而变化,方位误差基本保持不变符合上述理论要求。

结束语：新一代雷达站天线检测和检查是常规的校准工作,是雷达安装安装验收测试和日常运行维护中需要认真检验的对象之一。采用科学合理的雷达天线水平检测方法是保证轴系检测精度的重要因素,只有掌握了其原理和对准方法才能正确对准天线水平。

参考文献：

[1] 齐峰，陆琴.转台式天线座轴系误差的测量 分析.火控雷达技术，2019. 12:59-63.

[2] 吴迆林.测量雷达天线座轴系精度分析.电子机械工程，2018.02:41-43

[3] 吴高.光电探测设备俯仰轴系精度分析.中国水运，2019.11:188-189