雷达天线定向测量不确定度评定

刘莎莎

雷达天线定向测量不确定度评定

刘莎莎

雷达系统在安装寻北仪后需要使用陀螺经纬仪对其定向精度进行校准。本文基于某型雷达天线定向的实例，分析了测量过程中的不确定度来源并评定。

陀螺经纬仪是一种将陀螺仪与经纬仪连成一体，能够直接测出对“真北”（地球自转轴）的方位角的定向仪器。在使用其对天线进行定向测量时，需对测量结果的质量进行定量评定，即测量不确定度。

数学模型

使用陀螺经纬仪进行定向时，天线方位角:式中:NT—陀螺读取北方向值；NS—经纬仪读取天线法向值。

测量不确定度的主要来源

（1） 测量重复性引入的不确定度分量U1:

（2） 经纬仪引入的不确定度分量U2；

（3） 陀螺仪引入的不确定度分量U3；

（4）仪器整平误差引入的不确定度分量U4；

（5）风力、震动及温度变化等引入的不确定度分量U5。

标准不确定度的评定

（1）重复性条件下测量引入的不确定度分量U1-A类评定:

在天线前方架设陀螺经纬仪，不断移动其位置，直至经纬仪垂直照准部与天线法向平面重合，整平后将经纬仪读数置零，则NS=0。启动陀螺，其北方向值NT通过连续读取5个逆转点读数μ1、μ2、μ3、μ4、μ5，计算舒勒平均值得到:

重复测量10次，得到以下数据。

表1 测量数据

（2） 经纬仪引入的不确定度分量U2—B类评定:苏州光学仪器厂的J2-1型经纬仪送上一级检定机构检定给出的不确定度为0.5″，K=2，则由此产生的标准不定度为:

（3） 陀螺仪引入的不确定度分量U3—B类评定:

（4）仪器整平误差引入的不确定度分量U4:

通过水准器气泡进行整平，J2-1型经纬仪长水准器误差为20〞/2mm（1格），实际操作误差通常在1/4格，符合矩形分布，则由此产生的标准不定度为:（5）风力、震动及温度变化等引入的不确定度分量U5:由于仪器内部对于测量过程已经进行了温度等因素的补偿，故环境引起的不确定度可以忽略。

标准不确定度的合成

各标准不确定度的分量汇总如表2。

表2 标准不确定度汇总表

各输入量之间相互独立，则合成标准不确

定度为:

扩展不确定度的评定

取置信概率P=95%，则K=2，扩展不确定度为U =18.54″。

结语

任何测量结果都具有不确定性，测量设备、环境及人员都是影响测量结果的重要因素。在实际天线定向过程中，除具体角度外，还应给出测量结果的不确定度，保证数据的科学性和完整性。

刘莎莎

中国电子科技集团第三十八研究所

刘莎莎，女，工程师，中国电子科技集团第三十八研究所，主要从事长度计量与雷达产品工程测量。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.07.001