光电经纬仪利用雷达距离数据实现单站定位方法研究

　　光电经纬仪一直是靶场对低空掠海飞行战术导弹进行外弹道测量的主要手段。在测量目标时，它需要与另外一台光电经纬仪交会才能给出目标位置数据，同时还需要与其它经纬仪交会来判断数据的正确性。这些给使用带来不便，同时也降低了设备的利用率。而雷达在进行低空测量时，测距精度高，测角精度较差，往往不满足目标定位精度要求。本文从光电经纬仪单站定位的角度出发，提出经纬仪利用附近同站位的具有方位测角和精密距离测量功能的 2D(两维)雷达，为光电经纬仪提供目标距离数据和方位引导，经纬仪为雷达提供俯仰角度引导数据，两者相互协作实现对目标的精密定位方法。

　　1 基本原理

　　如图 1 所示，为计算方便，假设经纬仪和雷达在靶场一现有站点安装时，分别安装在 B 处和 A处，间隔距离 ，雷达的天线主轴回转中心与经纬仪的主测量轴回转中心在同一个高程上。目标在靶场现有航路S上飞行，飞行高度 ，现位于Si点上。

　　经纬仪 B 到雷达 A 的距离 ，角度 可以在试验前进行精确测量， 角度可以由方位角 实时换算、俯仰角 可以在试验中由经纬仪进行实时测量，雷达也可以实时测量其到目标的斜距 。

　　由于雷达不能进行俯仰角测量，考虑到雷达与经纬仪安装位置相邻，且天线主轴回转中心与经纬仪的主测量轴回转中心在同一个高程上，可以将雷达测量的到目标的距离转换到经纬仪相对于目标的距离，再应用经纬仪测量的相对于目标俯仰角、方位角，进而确定目标的位置。

　　于是应用经纬仪测量的俯仰角将雷达测量的斜距 变换成雷达到目标的水平距离1

　　式中 为经纬仪俯仰角观测值。

　　则经纬仪到目标的水平距离2为：

　　经纬仪到目标的斜距3为：

　　应用3和经纬仪测量的方位角 、俯仰角 就可以得到目标的位置。但由于在将经纬仪测得的相对于目标俯仰角 未经过任何变换直接应用于雷达，将雷达的斜距变化成水平距离，这必将带来误差。同时增加应用经纬仪测量的俯仰角将经纬仪相对于目标的水平距离转换成斜距计算步骤等，这些都需要进行误差分析。

　　2 误差分析

　　2.1 雷达直接利用经纬仪仰角将斜距转换成水平距离产生的误差

　　由于雷达天线主轴回转中心与经纬仪的主测量轴回转中心在同一个高程上，产生俯仰角误差最大的点应在接近 =0°和 =180°，也就是目标在雷达和经纬仪所在位置连线上。

　　当 =0°时，雷达俯仰角误差