基于恒星觀測的船載雷達(dá)精度檢驗(yàn)方法?

鐘德安，張同雙，馮鴻奎，茅永興

（1.中國衛(wèi)星海上測控部，江蘇江陰214431；2.飛行器海上測量與控制聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，江蘇江陰214431）

基于恒星觀測的船載雷達(dá)精度檢驗(yàn)方法?

鐘德安1，2，??，張同雙1，2，馮鴻奎1，茅永興1，2

（1.中國衛(wèi)星海上測控部，江蘇江陰214431；2.飛行器海上測量與控制聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，江蘇江陰214431）

針對(duì)傳統(tǒng)的船載雷達(dá)精度檢驗(yàn)方法存在諸如協(xié)調(diào)量大、不能經(jīng)常進(jìn)行的不足，提出了基于恒星觀測的船載雷達(dá)精度檢驗(yàn)方法。該方法以安裝于船載雷達(dá)天線的星敏感器觀測恒星的數(shù)據(jù)為比對(duì)基準(zhǔn)。推導(dǎo)了將星敏感器光軸在J2000.0地心慣性坐標(biāo)系中的指向，轉(zhuǎn)換為以船載雷達(dá)三軸中心為原點(diǎn)的地平系中指向的公式。針對(duì)被跟蹤目標(biāo)在星敏感器中可見和不可見，給出了兩種不同的光電偏差修正方法。外場試驗(yàn)結(jié)果表明，利用該方法檢驗(yàn)雷達(dá)精度得到的結(jié)果與利用精軌衛(wèi)星相比，殘差小于0.3′，滿足對(duì)雷達(dá)精度檢驗(yàn)的要求。該方法不僅可實(shí)現(xiàn)雷達(dá)精度檢驗(yàn)的經(jīng)常性，也可提高雷達(dá)精度檢驗(yàn)的實(shí)時(shí)性和有效性。

船載雷達(dá)；精度檢驗(yàn)；恒星觀測；光電偏差；星敏感器

1 引言

船載雷達(dá)的精度檢驗(yàn)是海上測控技術(shù)的重要組成部分，通常采用飛機(jī)校飛的方法進(jìn)行，但該方法制約因素多，不可能經(jīng)常進(jìn)行。利用精軌衛(wèi)星（或其他空間目標(biāo)）對(duì)雷達(dá)測角精度進(jìn)行檢驗(yàn)是取代飛機(jī)校飛的一個(gè)可行途徑，具有組織實(shí)施簡便、鑒定結(jié)果置信度高等優(yōu)點(diǎn)，但該方法所需衛(wèi)星精密星歷數(shù)據(jù)的獲取有一定難度，且衛(wèi)星軌道過高時(shí)會(huì)超出某些設(shè)備的作用距離。

星敏感器是最精密的姿態(tài)測量部件，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星等空間飛行器（如美國Lockheed Martin公司的AST－301［1］星敏感器）和導(dǎo)彈等軍事領(lǐng)域（如法國SODERN公司的SED20星敏感器），星敏感器在飛行器的姿態(tài)測量和控制系統(tǒng)中發(fā)揮了非常重要的作用［2］。星敏感器是以恒星為參照系、以星空為工作對(duì)象的高精度空間姿態(tài)測量裝置，通過探測天球上不同位置的恒星并進(jìn)行解算，為衛(wèi)星、洲際戰(zhàn)略導(dǎo)彈、宇航飛船等航空航天飛行器提供精確的空間方位和基準(zhǔn)，并且與慣性陀螺一樣都具有自主導(dǎo)航能力，具有重要的應(yīng)用價(jià)值，傳統(tǒng)上星敏感器多用于衛(wèi)星等空間飛行器的姿態(tài)測量［3］。由于星敏感器的諸多優(yōu)點(diǎn)，近年國內(nèi)外開始研究星敏感器在大氣層內(nèi)應(yīng)用的可行性，使星敏感器的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸向地面、海面擴(kuò)展，特別是船用星敏感器技術(shù)已成為國內(nèi)外的一個(gè)研究熱點(diǎn)。將星敏感器作為一個(gè)測角元件，可以提供不依賴于船載雷達(dá)編碼器的、獨(dú)立的高精度雷達(dá)指向數(shù)據(jù)，作為雷達(dá)的比對(duì)基準(zhǔn)，對(duì)實(shí)現(xiàn)船載雷達(dá)精度檢驗(yàn)的常態(tài)化和提高精度檢驗(yàn)的可信度具有重要意義。

本文提出了以安裝于船載雷達(dá)的星敏感器觀測恒星的數(shù)據(jù)為比對(duì)基準(zhǔn)的檢驗(yàn)新方法，以期提高精度檢驗(yàn)的效率和可信度，實(shí)現(xiàn)精度檢驗(yàn)的常態(tài)化。

2 星敏感器工作原理

如圖1所示，星敏感器主要由光學(xué)系統(tǒng)（含圖像傳感器）、星圖預(yù)處理模塊、星圖提取模塊、星圖識(shí)別模塊及姿態(tài)確定模塊等組成。

圖1 星敏感器的組成Fig.1 Block diagram of star sensor

圖像傳感器通過光學(xué)系統(tǒng)拍攝當(dāng)前視場內(nèi)的恒星圖像，星圖預(yù)處理對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行降噪處理、偏置、增益調(diào)節(jié)及A／D轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字星圖，然后進(jìn)行閾值分割、連通性分析及亞像元細(xì)分定位，完成星點(diǎn)提取工作，并將得到的有效星點(diǎn)信息送星圖識(shí)別模塊進(jìn)行星圖識(shí)別，最后由姿態(tài)解算模塊完成星敏感器三軸姿態(tài)解算［4］。

影響星敏感器姿態(tài)測量精度的因素包括光學(xué)系統(tǒng)像差、光電采集系統(tǒng)噪聲、星點(diǎn)提取精度、光學(xué)參數(shù)標(biāo)定精度、測星總數(shù)以及安裝矩陣標(biāo)定精度等。船用星敏感器除了需要考慮上述因素外，還需考慮坐標(biāo)變換、蒙氣差修正以及星敏感器甲板安裝角度等因素。

根據(jù)星敏感器姿態(tài)確定算法原理，星敏感器指向測量精度明顯高于橫滾角測量精度，國外多數(shù)星敏感器產(chǎn)品的俯仰／偏航精度優(yōu)于1″，而橫滾測量精度優(yōu)于8″，如基于CCD傳感器的丹麥技術(shù)大學(xué)型號(hào)為ASC的星敏感器［5］和美國Ball公司型號(hào)為HAST的星敏感器［6］；國內(nèi)產(chǎn)品的俯仰／偏航精度也可達(dá)3″，橫滾精度則可達(dá)15″。

星敏感器用于船體姿態(tài)測量時(shí)，一般需要2～3臺(tái)星敏感器組合測量，才能獲得高精度的船體姿態(tài)測量數(shù)據(jù)。而用于船載雷達(dá)精度檢驗(yàn)時(shí)，只需能給出高精度的星敏感器地平指向測量信息即可，而對(duì)橫滾測量精度無要求。根據(jù)現(xiàn)有船載測量雷達(dá)的測角精度與國內(nèi)星敏感器的精度水平，星敏感器用于船載雷達(dá)精度檢驗(yàn)在技術(shù)上是可行的。

3 星敏感器用于船載雷達(dá)精度檢驗(yàn)方法原理

星敏感器用于船載雷達(dá)精度檢驗(yàn)的方法原理為：在船載雷達(dá)天線的適當(dāng)位置安裝一星敏感器，精確標(biāo)定星敏感器光軸與船載雷達(dá)機(jī)械軸、電軸間的軸系關(guān)系，當(dāng)船載雷達(dá)跟蹤空間目標(biāo)（含標(biāo)定氣球、衛(wèi)星及其他可跟蹤目標(biāo)）時(shí)，星敏感器通過觀測視場內(nèi)的恒星確定星敏感器光軸在地平系中的精確指向，以該指向作為比較標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)船載雷達(dá)設(shè)備角度測量精度。

考慮到恒星的周日視運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)有國內(nèi)外的恒星星表文件一般均提供地心慣性坐標(biāo)系（一般為J2000.0坐標(biāo)系）下的恒星視位置，因此，直接利用星表文件的解算結(jié)果一般均為星敏感器相對(duì)J2000.0坐標(biāo)系的姿態(tài)角。若要獲得其他坐標(biāo)系（如慣導(dǎo)地平坐標(biāo)系）下的星敏感器姿態(tài)，則需對(duì)星敏感器姿態(tài)測量結(jié)果進(jìn)行坐標(biāo)變換。

4 數(shù)據(jù)處理方法

將被檢驗(yàn)的船載雷達(dá)測量數(shù)據(jù)和星敏感器觀測恒星數(shù)據(jù)分別完成相應(yīng)的處理后，轉(zhuǎn)到一公共坐標(biāo)系中（如以船載雷達(dá)三軸中心為原點(diǎn)的地平系）即可開始數(shù)據(jù)比對(duì)工作，計(jì)算兩者測量值之間的偏差，對(duì)比對(duì)殘差進(jìn)行誤差統(tǒng)計(jì)，得到被檢雷達(dá)的隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。因此，數(shù)據(jù)處理包括被檢驗(yàn)的船載雷達(dá)設(shè)備的數(shù)據(jù)處理和作為比較標(biāo)準(zhǔn)的星敏感器測量數(shù)據(jù)的處理。由于船載雷達(dá)設(shè)備的數(shù)據(jù)處理已有大量文獻(xiàn)介紹，這里主要介紹星敏感器觀測恒星數(shù)據(jù)的處理，重點(diǎn)介紹將星敏感器獲得的其光軸在J2000.0坐標(biāo)系中的指向，轉(zhuǎn)換為以船載雷達(dá)三軸中心為原點(diǎn)的地平系中指向的方法（包括方位角、俯仰角兩個(gè)參數(shù)），從而具備與經(jīng)過軸系誤差、零位誤差等各種誤差修正后的船載雷達(dá)設(shè)備測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)的條件。

4.1 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

4.1.1 星敏感器光軸指向數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換流程

星敏感器獲得的光軸指向是在J2000.0坐標(biāo)系中的，將其轉(zhuǎn)至慣導(dǎo)地平系的流程如圖2所示，需依次經(jīng)歲差修正轉(zhuǎn)至瞬時(shí)平赤道地心系，經(jīng)章動(dòng)修正轉(zhuǎn)至瞬時(shí)真赤道地心系，經(jīng)地球自轉(zhuǎn)修正轉(zhuǎn)至準(zhǔn)地固坐標(biāo)系，經(jīng)極移修正轉(zhuǎn)至地固坐標(biāo)系，最后通過修正船位轉(zhuǎn)至慣導(dǎo)地平坐標(biāo)系。

圖2 星敏感器光軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換流程Fig.2 Coordinates transformation flow chart of the optical axis of star sensor

4.1.2 基本旋轉(zhuǎn)矩陣

兩個(gè)空間直角坐標(biāo)系之間的變換，一般可通過平移和旋轉(zhuǎn)來完成?；镜淖鴺?biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣如式（1）～（3）所示，分別表示繞X軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)γ角、繞Y軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)β角和繞Z軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)α角。

4.1.3 星敏感器光軸在J2000.0坐標(biāo)系中的指向轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)

以光軸在J2000.0坐標(biāo)系中指向上單位矢量的端點(diǎn)為例進(jìn)行轉(zhuǎn)換（這不失一般性），則單位矢量端點(diǎn)的直角坐標(biāo)為

式中，ACIS、ECIS分別為星敏感器光軸在J2000.0地心慣性坐標(biāo)系中指向的方位角和俯仰角。

4.1.4 J2000.0坐標(biāo)系（CIS）轉(zhuǎn)瞬時(shí)平赤道地心系（MT）

J2000.0坐標(biāo)系和瞬時(shí)平赤道地心坐標(biāo)系（MT）的差異是由歲差引起的，轉(zhuǎn)換矩陣A為

式中，zA、ζA為赤經(jīng)歲差，θA為赤緯歲差，計(jì)算公式如下：

式中，JD（TT）為地球時(shí)TT起算的儒略日（Julian Day，JD）。

4.1.5 瞬時(shí)平赤道地心系（MT）轉(zhuǎn)瞬時(shí)真赤道地心系（CT）

瞬時(shí)平赤道地心系（MT）與瞬時(shí)真赤道地心系（CT）間的差異是由章動(dòng)引起的，轉(zhuǎn)換矩陣B為

式中，εA為平黃赤交角，εA＝ε－Δε，Δε為交角章動(dòng)，Δψ為黃經(jīng)章動(dòng)。采用人造衛(wèi)星簡化章動(dòng)模型時(shí)，計(jì)算公式為

式中，l、F、D及Ω分別為月球平近地點(diǎn)角、太陽平近地點(diǎn)角、月球平升角距、日月平角距和月球軌道升交點(diǎn)黃經(jīng)，具體計(jì)算公式如下：

式中，ε為360°所對(duì)應(yīng)的角秒，1τ＝360°＝1296000″。

考慮歲差影響的黃赤交角ε的計(jì)算公式為

4.1.6 瞬時(shí)真赤道地心系（CT）轉(zhuǎn)準(zhǔn)地固坐標(biāo)系（ET）

瞬時(shí)真赤道地心坐標(biāo)系（CT）與準(zhǔn)地心固聯(lián)坐標(biāo)系（ET）間的差異是由地球自轉(zhuǎn)引起的，轉(zhuǎn)換矩陣C為

式中，GAST為格林尼治真恒星時(shí)，計(jì)算公式如下：

式中，T為地球時(shí)TT起算的儒略世紀(jì)數(shù)：

式中，GMST為格林尼治平恒星時(shí)，計(jì)算公式如下：

式中，Tu為從J2000.0歷元起算至世界時(shí)UT1時(shí)刻的儒略世紀(jì)數(shù)：

式中，JD（UT1）為以UT1起算的儒略日，是一種不涉及年、月等概念的長期連續(xù)的記日法，其起算點(diǎn)為公元前4713年1月1日世界時(shí)12點(diǎn)。

4.1.7 準(zhǔn)地固坐標(biāo)系（ET）轉(zhuǎn)地固坐標(biāo)系（CTS）

準(zhǔn)地固坐標(biāo)系（ET）與地固坐標(biāo)系（CTS）的差異為極移，轉(zhuǎn)換矩陣D為

式中，xp、yp為極移兩分量，可由IERS網(wǎng)站或GPS的L2C和L5導(dǎo)航電文中獲取。在實(shí)際計(jì)算中，由于極移量很?。ㄟh(yuǎn)低于觀測資料對(duì)模型的要求），可以忽略，或用常值xp＝y(tǒng)p＝0″.4計(jì)算。

4.1.8 地固坐標(biāo)系（CTS）轉(zhuǎn)地平系（GD）

地心固聯(lián)坐標(biāo)系（CTS）與慣導(dǎo)地平坐標(biāo)系（GD）間的差異是由地理位置和垂線偏差引起的，兩坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系式為

式中，λ、φ為測站天文經(jīng)度與緯度；η0、ξ0為測站垂線偏差，反映了測站天文坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系間的偏差，其中η0為垂線偏差在卯酉圈上的分量，ξ0為測站的高程異常。

測站天文坐標(biāo)λ、φ、Hhigh與地心大地坐標(biāo)Lon、Lat、H（大地經(jīng)度、緯度和高程）間的換算關(guān)系為

4.1.9 計(jì)算星敏感器光軸在以船載雷達(dá)三軸中心為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中的指向

由上述分析可知，星敏感器光軸在J2000.0坐標(biāo)系中指向上單位矢量的端點(diǎn)，轉(zhuǎn)至慣導(dǎo)地平系中的直角坐標(biāo)（Xcgd，Ycgd，Zcgd）GD可由下式計(jì)算：

則星敏感器B光軸在以船載無線電測量設(shè)備三軸中心為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中的指向（Acgd、Ecgd）為

（Acgd、Ecgd）即可作為檢驗(yàn)雷達(dá)角度測量精度檢驗(yàn)的比較標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 大氣折射誤差（蒙氣差）修正

蒙氣差同時(shí)受大氣溫度、大氣濕度、大氣壓力、大氣湍流以及觀測仰角等諸多因素的影響，由于大氣濕度、大氣湍流對(duì)蒙氣差的影響相對(duì)于其他因素要小得多［7］，所以，目前我國模型中只考慮了觀測仰角、大氣溫度以及大氣壓力等3種影響因素。蒙氣差隨仰角的增大而減小，蒙氣差變化率隨仰角的增加逐漸減?。幻蓺獠铍S大氣溫度的增高而減少，蒙氣差變化率隨氣溫的增加逐漸減??；蒙氣差隨大氣壓力的增大而增加，其變化率呈線性［8］。

4.3 軸系誤差修正

軸系誤差修正包括星敏感器光軸與雷達(dá)電軸間的不平行度修正、星敏感器光軸與雷達(dá)機(jī)械軸間的不平行度修正。

4.3.1 星敏感器光軸與雷達(dá)電軸間的不平行度修正

一般可分為兩種情況：（1）雷達(dá)跟蹤空間目標(biāo)的同時(shí)，星敏感器視場中不僅能可見背景恒星，而且還能可見空間目標(biāo)。此時(shí)應(yīng)將空間目標(biāo)在星敏感器中的方位脫靶量ΔA和俯仰脫靶量ΔE在（Acgd、Ecgd）中予以修正。修正公式如下：

（AZ、EZ）即為目標(biāo)的真值用于作為精度檢驗(yàn)的比較標(biāo)準(zhǔn)。

（2）雷達(dá)跟蹤空間目標(biāo)的同時(shí)，星敏感器視場中僅能可見背景恒星。此時(shí)應(yīng)將事前測定的雷達(dá)電軸與星敏感器光軸間的不平行度（光電偏差）ΔAD和ΔED在（Acgd、Ecgd）中予以修正，修正公式同式（22）。

情況1與情況2的差別在于得到（Acgd、Ecgd）后的修正量不同，由于ΔA、ΔE或ΔAD、ΔED與雷達(dá)工作頻點(diǎn)、雷達(dá)工作狀況等因素有關(guān)，顯然情況1的修正精度要略高于情況2。

4.3.2 星敏感器光軸與雷達(dá)機(jī)械軸間的不平行度修正

星敏感器光軸與雷達(dá)機(jī)械軸間的不平行度相當(dāng)于光機(jī)偏差，數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)予以修正?？刹捎眯敲舾衅鞴廨S瞄方位標(biāo)的方法進(jìn)行標(biāo)定，也可先標(biāo)出星敏感器光軸與標(biāo)校望遠(yuǎn)鏡光軸間的不平行度，再通過標(biāo)校望遠(yuǎn)鏡的光機(jī)偏差進(jìn)行折算，具體標(biāo)定方法同測量船傳統(tǒng)塢內(nèi)標(biāo)校方法。

5 外場試驗(yàn)結(jié)果

5.1 試驗(yàn)結(jié)果

利用研制的星敏感器對(duì)某船載雷達(dá)進(jìn)行了精度檢驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。表中，序號(hào)1欄為基于恒星觀測的雷達(dá)精度檢驗(yàn)結(jié)果，序號(hào)2欄為利用精軌衛(wèi)星得到的結(jié)果。

表1 雷達(dá)精度檢驗(yàn)結(jié)果Table 1 Accuracy test results of radar

5.2 基本結(jié)論

外場試驗(yàn)結(jié)果表明，與利用精軌衛(wèi)星得到的結(jié)果相比，基于恒星觀測的雷達(dá)精度檢驗(yàn)殘差均在0.3′之內(nèi)，檢驗(yàn)結(jié)果均與雷達(dá)設(shè)計(jì)指標(biāo)基本吻合。

6 結(jié)束語

與傳統(tǒng)的采用飛機(jī)校飛或跟蹤已知其精軌的目標(biāo)的方法相比，采用星敏感器觀測恒星的數(shù)據(jù)作為雷達(dá)精度檢驗(yàn)的比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)具有精度高、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)雷達(dá)精度檢驗(yàn)的常態(tài)化，對(duì)于提高雷達(dá)的性能和精度具有非常重要的價(jià)值。由于星敏感器的地面應(yīng)用尚處于起步階段，受研制水平限制，目前僅能對(duì)雷達(dá)精度進(jìn)行檢驗(yàn)，要實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)設(shè)備的檢驗(yàn)還需進(jìn)一步提高星敏感器的測角精度，研究影響測量精度的因素，如在動(dòng)態(tài)條件下的星點(diǎn)提取和星圖識(shí)別技術(shù)等，可以預(yù)見，星敏感器在地面的應(yīng)用將會(huì)越來越深入和廣泛。

［1］Roelof W H，VAN Bezooijen.SIRTF autonomous star tracker［C］／／Proceedings of 2003 SPIE.Santa Clara，California，USA：IEEE，2003：108－121.

［2］孫高飛，張國玉，鄭茹，等.星敏感器標(biāo)定方法的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，33（4）：8－14. SUN Gao-fei，ZHANG Guo-yu，ZHENG Ru，et al.Star Sensor Calibration Research and Development［J］.Journal of Changchun University of Science and Technology（Natural Science Edition），2010，33（4）：8－14.（in Chinese）

［3］劉壘，張路，鄭辛，等.星敏感器技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.紅外與激光工程，2007，36（z2）：529－533. LIU Lei，ZHANG Lu，ZHENG Xin，et al.Current Situation and Development Ttrends of Star Sensor Technology［J］.Infrared and Laser Engineering，2007，36（z2）：529－533.（in Chinese）

［4］馮國杰，王曉東.一種用于星敏感器的星點(diǎn)提取方法［J］.測控技術(shù)，2010，29（10）：13－15. FENG Guo-jie，WANG Xiao-dong.A Method of Star Extraction Using on Star Sensors［J］.Measurement＆Control Technology，2010，29（10）：13－15.（in Chinese）

［5］Eisenman A R，Liebe C C，Jφrgensen J L.Astronomical Performance of the Engineering Modelφrsted Advanced Stellar Compass［C］／／Proceedings of 1996 SPIE.Denver，Colorado：IEEE，1996：252－262.

［6］Michaels D，James S.New Ball Aerospace star tracker achieves high tracking accuracy for a moving star field［C］／／Proceedings of 2004 SPIE.Bellingham：IEEE，2004：43－52.

［7］翁寧泉，曾宗泳，龔知本.衛(wèi)星目標(biāo)光學(xué)測量大氣折射修正［J］.量子電子學(xué)報(bào)，2011，18（6）：560－565. WENG Ning-quan，ZENG Zong-yong，GONG Zhi-ben.The Refraction Correction of Optical Measurement to the Satellit［J］.Chinese Journal of Quantum Electronics，2011，18（6）：560－565.（in Chinese）

［8］茅永興，張同雙，朱偉康，等.船載星敏感器測星數(shù)據(jù)蒙氣差實(shí)時(shí)修正方法［J］.飛行器測控學(xué)報(bào)，2012，31（3）：50－53. MAO Yong-xing，ZHANG Tong-shuang，ZHU Wei-kang，et al.A Real-Time Atomsheric Refraction Correction Method for Measurement Data of Ship-Borne Star Sensors［J］.Journal of Spacecraft TT＆C Technology，2012，31（3）：50－53.（in Chinese）

ZHONG De-an was born in Jiangyin，Jiangsu Province，in 1964.He received the M.S.degree in 1990.He is now a senior engineer of professor. His research concerns calibration techniques for TT＆C ship.

Email：Zda1014＠126.com

張同雙（1968—），男，江蘇淮陰人，2006年獲碩士學(xué)位，現(xiàn)為高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榇舜粶y量、標(biāo)校、校飛；

ZHANG Tong-shuang was born in Huaiyin，Jiangsu Province，in 1968.He received the M.S.degree in 2006.He is now a senior engineer.His research concerns attitude and postion determination，calibration flight test for TT＆C ship.

馮鴻奎（1971—），男，江蘇泰州人，1994年獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)為高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)閼T性導(dǎo)航技術(shù)；

FENG Hong-kui was born in Taizhou，Jiangsu Province，in 1971.He received the B.S.degree in 1994.He is now a senior engineer.His research concerns inertial navigation technology.

茅永興（1968—），男，江蘇南通人，2005年獲碩士學(xué)位，現(xiàn)為研究員，主要研究方向航天測控技術(shù)。

MAO Yong-xing was born in Nantong，Jiangsu Province，in 1968.He received the M.S.degree in 2005.He is now a senior engineer of professor.His research concerns aerospace TT＆C technology.

Accuracy Test Method for Ship-borne Radar Based on Star Sensing

ZHONG De-an1，2，ZHANG Tong-shuang1，2，F(xiàn)ENG Hong-kui1，MAO Yong-xing1，2
（1.China Satellite Maritime Tracking and Control Department，Jiangyin 214431，China；2.Joint Laboratory of Ocean-based Flight Vehicle Measurement and Control，Jiangyin 214431，China）

Traditional method of ship-borne radar accuracy tests by airplane tracking object can not practice frequently，so a new method based on star sensing is presented，in which star sensing data obtained by means of star sensor is taken as comparing data.In this paper the transform formula of star sensor′s optical axis pointing from the J2000.0 inertial coordinate system to the horizontal coordinate system is deduced.Also，the main factors influencing test accuracy are analyzed.According to the tracked object visible or invisible in star sensor，two different methods of photoelectric deviation correction are advanced.The field tests show that the residual obtained by the method is less than 0.3＇compared with tests by satellite，which meets the needs of the tests. With this method，not only accuracy tests of ship-borne radar can practice frequently but also the validity and real-time property can be improved.

ship-borne radar；accuracy test；star sensing；photoelectric deviation；star sensor

date：2013－06－28；Revised date：2013－08－20

??通訊作者：Zda1014＠126.comCorresponding author：Zda1014＠126.com

TN95；V556

A

1001－893X（2013）09－1229－05

鐘德安（1964—），男，江蘇江陰人，1990年獲碩士學(xué)位，現(xiàn)為研究員，主要研究方向?yàn)闇y量船標(biāo)校技術(shù)；

10.3969／j.issn.1001－893x.2013.09.021

2013－06－28；

2013－08－20