雷达电波折射误差修正优化算法研究

发布时间：2020-07-07 18:56

【摘要】：现代战争多为速战速决的闪电战,防御方为了对敌方突袭的攻击武器进行精确定位并在短时间内做出回击,在役雷达系统必须实现快速探测及精准定位的功能。然而,雷达电波的传播受到了实际大气的影响,即由大气引起的折射误差影响了雷达的测量精度,故需实时修正大气折射误差。目前,处理计算大气折射误差的时间较长而无法快速地进行修正,因此,既要达到雷达测量精度的要求又能提高计算速度已是评价工程应用中的大气折射误差修正算法的重要标准。本文的目的是基于高精度射线描迹法的基础上采取多种办法致力于提高计算速度,经分析比较从而确定出最优快速算法。本文首先介绍了目前国内外对大气折射误差修正的研究状况。为了确保大气折射误差修正的精度,通过对比分析几种常用的大气剖面模型和折射误差修正方法,选取了较高精度的分段大气模型和射线描迹修正方法。其次,也是本文的主要部分,在保精度的前提下从两方面致力于提高折射误差修正的计算速度的研究。一是提出了基于积分法的电波折射修正优化算法。因折射误差修正的精度由作为积分上限的目标高度的精度来决定,因此选取了高精度的高斯-勒让德积分和龙贝格积分分别进行积分计算;由于步长的大小影响计算速度,因此采用了逐步变步长和自动变步长两种改进步长的方法进行算法优化;另外,利用接近目标真实高度的虚高方法可大大减少计算次数,从而得到了基于虚高的改进算法。同时,通过MATLAB仿真对比出较好的积分优化方法。二是提出了将积分计算转化为微分计算的方法来提高计算速度,进而得到了基于微分法和龙格-库塔微分法的改进步长算法。经仿真分析比较出了较好的微分优化算法。最后,通过仿真比较实验,不仅得到了最佳积分优化算法和最佳微分优化算法,而且在相同条件下将它们加以对比得出了本文最优算法——龙贝格等效地球半径虚高法。本文给出的电波折射误差修正优化算法不仅确保了修正精度而且也大大提高了计算速度,从而可达到高精度、快速地进行折射误差修正的效果,该成果可直接应用于在役雷达系统,进一步提高其定位精度。
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN95
【图文】：

示意图,大气折射,示意图,折射影响

大气折射示意图

变化图,折射误差,初始仰角,变化图

（a）距离误差（b）仰角误差图 2-2 不同初始仰角的折射误差变化图[34]同一高度的ΔR 和yε 在仰角较小时的数值大、在高仰角时的之间形成的误差差值要远大于高仰角（10°~50°）之间的折射

比较图,样本数,距离误差,残差

（a）距离误差比较（b）残差比较图 2-3 两种算法的比对结果[36]图得知，在（a）中，RBF 反演结果和 MP-3000A 结果在样本数 10 以下得与探空结果相差较大，随着样本数的增多，两者都很接近探空结果；从（

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