CN109633575A - 一种星载微波光学复合雷达的三轴标定***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种星载微波光学复合雷达的三轴标定***及方法，标定***包含：目标模拟子***、测绘子***、雷达测试平台、雷达装置；雷达测试平台包括支撑平台、雷达安装架、二维转台；目标模拟子***包括微波及可见光模拟源、目标模拟二维扫描架、微波光学复合模拟前端；测绘子***包括两台经纬仪、一台激光跟踪仪。标定方法包含：步骤1、调整二维转台使得雷达天线平面与目标模拟平面平行；步骤2、调整微波电轴轴系方位向与目标模拟方位向平行；步骤3、标定雷达天线平面与雷达天线基座棱镜坐标系的关系；步骤4、标定光轴、电轴以及机械轴的关系；步骤5、根据标定结果修正雷达测量结果，标定流程完毕。

Description

一种星载微波光学复合雷达的三轴标定***及方法

技术领域

本发明所涉及的是星载微波光学复合雷达的试验测试技术，用于对星载微波光学复合雷达的机械轴、光轴、电轴进行标定。

背景技术

现有技术中，雷达轴系标定所针对的雷达通常为单一体制雷达，多针对机械轴与电轴或者机械轴与光轴的两轴系标定。而涉及到多雷达体制进行光轴、电轴、机械轴三轴系标定的技术又通常针对地面雷达进行标定。由于地面雷达和星载雷达的光学环境和目标特性的严重差别，导致针对地面雷达的标定方法并不适合星载雷达。

文献《跟踪雷达轴系校准方法研究》(西安电子科技大学硕士学位论文，2015)和《一种雷达光电轴一致性校准新方法》(“现代雷达”，Vol.35No.5，May.2013)中提到的光轴电轴标定方法为针对地面雷达的标定方法，光轴确定由光学瞄准镜的光学十字线确定，微波电轴由微波喇叭天线确定，通过测量两者之间的差值完成标定。但其光轴确定的方法并不适用于星载雷达，星载雷达无法通过该方法完成光轴确定。《微波雷达坐标系高精度标定方法的实践》(“空间电子技术”，2016年第6期)和《一种雷达光轴校准技术》(“数字技术与应用”，2014年第6期)中提到的标定方法均仅针对单一轴系进行标定。专利《一种星载微波跟瞄雷达的电轴光学标定***及其标定方法》(专利申请号：CN 201310414744专利公开号：CN103454619)仅针对微波雷达电轴和机械轴进行标定且标定方法复杂。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种能够应用于在紧缩场中对星载微波光学复合雷达的机械轴、光轴、电轴三轴进行标定。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种星载微波光学复合雷达的三轴标定***，其特征包含：目标模拟子***、测绘子***、雷达测试平台、雷达装置；

所述雷达装置包含微波光学复合雷达及雷达测控设备；

所述雷达测控设备与微波光学复合雷达连接，并控制微波光学复合雷达的工作；

所述雷达测试平台包括支撑平台、雷达安装架、二维转台；

所述二维转台安装在支撑平台的上面，所述雷达安装架安装在二维转台的上面，所述微波光学复合雷达安装在雷达安装架上；

所述目标模拟子***包括微波及可见光模拟源、目标模拟二维扫描架、微波光学复合模拟前端；

所述微波和可见光模拟源与所述微波光学复合雷达连接，并与微波光学复合模拟前端连接，所述微波光学复合模拟前端安装在目标模拟二维扫描架之上；

所述微波光学复合雷达与微波光学复合模拟前端在一条水平线上；

所述目标模拟二维扫描架具备方位俯仰二维扫描功能以及方位俯仰向上旋转模拟前端的功能；

标定过程中所用到的棱镜包含雷达天线基座棱镜、雷达天线侧面棱镜、微波光学复合模拟前端棱镜；

所述雷达天线基座棱镜在雷达天线的基座上，所述雷达天线侧面棱镜在雷达天线的侧面，所述微波光学复合模拟前端棱镜在微波光学复合模拟前端的侧面；

所述测绘子***包括第一经纬仪、第二经纬仪、激光跟踪仪；

所述激光跟踪仪设置在微波光学复合雷达的一侧，所述第一经纬仪、第二经纬仪设置在微波光学复合雷达的另一侧；

所述激光跟踪仪找到微波光学复合雷达天线平面的中心，且通过所述两个经纬仪协同测量天线的转角。

优选地，雷达测试平台还包括控制器，其与二维转台连接。

优选地，所述微波光学复合模拟前端使得模拟出的目标可见光和微波两个模式下同中心。

优选地，所述微波光学复合模拟前端的结构为棱柱体构造，在微波喇叭天线的短边侧面打孔，安装所述微波光学复合模拟前端棱镜，为可见光模拟源发出的散射光提供输入路径；在喇叭中部和前端分别安装两个星点板，在两个星点板中央打孔来保证复合前端发射可见光的平行度；模拟复合前端的前星点板、后星点板以及两者之间的材料采用透波不透光的聚四氟乙烯材料。

一种星载微波光学复合雷达的三轴标定方法，其步骤包含：

步骤1、调整二维转台使得雷达天线平面与目标模拟平面平行；

步骤2、调整微波电轴轴系方位向与目标模拟方位向平行；

步骤3、标定雷达天线平面与雷达天线基座棱镜坐标系的关系；

步骤4、标定光轴、电轴以及机械轴的关系；

步骤5、根据标定结果修正雷达测量结果，标定流程完毕。

优选地，所述步骤1还包含以下步骤：

步骤1.1、利用雷达测控设备控制雷达机构使之保持在零位；

步骤1.2、在雷达天线平面和目标模拟平面上各取大于等于4个的点，其中任意3点不共线；

步骤1.3、雷达天线平面上各点坐标设定为(x_1n,y_1n,z_1n)(n＝1,2,…,10)，目标模拟平面上各点坐标设定为(x_2n,y_2n,z_2n)(n＝1,2,…,10)；

步骤1.4、利用雷达天线平面上各点坐标构建矩阵

步骤1.5、计算超定方程的解：X_解0＝(A^ΤWA)^-1A^ΤWB；

步骤1.6、计算初始解偏差值：ΔB＝B-AX_解0；

步骤1.7、根据初始解偏差值调整权重矩阵W_解0，使得满足条件的点权重为零，偏差超过阈值的点，根据偏差值按一定比例置为权重，构建权重矩阵W_解0；

步骤1.8、计算迭代解X_解1＝X_解0-(A^ΤW_解0A)^-1A^ΤW_解0ΔB，迭代直至W_解0全零为止；

最终获得方程解为

步骤1.9、得到雷达天线平面为x+b₁y+c₁z＝d₁；同理得到目标模拟平面为x+b₂y+c₂z＝d₂；

步骤1.10、根据两个平面的平面方程，调整雷达测试平台的二维转台，使目标模拟平面与雷达天线平面平行。

优选地，所述步骤2中还包含以下步骤：

步骤2.1、通过激光跟踪仪找到雷达天线平面的中心，确定过天线中心天线平面的法线，将复合模拟前端置于该法线与目标模拟平面的交点；

步骤2.2、控制复合雷达以微波模式跟踪目标，稳定跟踪后，用第一经纬仪自准直天线平面侧面棱镜并以此作为天线平面的角度零点θ_微0，记录此时复合模拟前端的位置并以此作为微波模拟角度零点；

步骤2.3、控制目标模拟二维扫描架，使复合模拟前端沿目标模拟方位向移动距离d，依此距离计算出复合模拟前端的角度

θ＝arctan(d/l)

其中，l为目标平面到天线平面的距离；

步骤2.4、控制复合雷达以微波模式跟踪目标，稳定跟踪后，用两个经纬仪协同测量此时天线转角θ_微，记录目标模拟角度θ；并重复此操作，获得多次测量数据；

步骤2.5、利用多次测量数据，以θ为自变量，构建函数θ_微＝k_微θ，采用加权迭代最小二乘法；

其中，k_微表示微波电轴的方位向和俯仰向对目标模拟方位向和俯仰向的旋转角；

若k_微＝1则表示微波电轴方位向和目标模拟方位向平行，微波电轴俯仰向与目标模拟俯仰向平行；

若k_微<1则表示微波电轴方位向和目标模拟方位向不平行；

步骤2.6、根据公式计算旋转角ω_微＝arccos(k_微)，并以此调整雷达测试平台的二维转台，使得微波电轴方位向和目标模拟方位向平行。

优选地，所述步骤3还包含以下步骤：

步骤3.1、利用第一经纬仪与天线基座棱镜自准直，准直方向为垂直于天线基座平面方向作为天线基座棱镜坐标系的X方向；

步骤3.2、利用第二经纬仪与天线基座棱镜自准直，准直方向为平行于大地平面方向作为天线基座棱镜坐标系的Y方向；

步骤3.3、利用右手螺旋定则确定天线基座棱镜坐标系的Z方向；

步骤3.4、将激光跟踪仪的测头分别放置与第一经纬仪和第二经纬仪上，测得两经纬仪的坐标；

步骤3.5、在保持第一经纬仪自准直的情况下移动第一经纬仪一段距离，然后将激光跟踪仪的测头放置在第一经纬仪上，再次获得一个坐标；

步骤3.6、利用三个坐标和三个坐标轴向构建天线基座棱镜坐标系；

步骤3.7、根据已测得的雷达天线平面坐标系，及根据天线基座棱镜坐标系和激光跟踪仪坐标系的关系，构建雷达天线平面和天线基座棱镜坐标系的关系。

优选地，所述步骤4还包含以下步骤：

步骤4.1、控制目标模拟二维扫描架，使复合模拟前端沿目标模拟平面方位向移动一定距离d，依此距离计算出复合模拟前端的角度θ＝arctan(d/l)；其中l为目标平面到天线平面的距离；

步骤4.2、控制复合雷达以微波模式跟踪目标，稳定跟踪后，测量此时机构反馈角度记录目标模拟角度θ；重复此操作，获得多组测量数据；

步骤4.3、利用多组测量数据，以θ为自变量，用θ_机构，数据各自构建线性函数θ_机构＝k_机构θ+Δθ_机构，其中，Δθ_机构表示机械轴与微波电轴在微波电轴轴系方位向上的角度差，表示机械轴与微波电轴在微波电轴轴系俯仰向上的角度差；

构建线性函数时使用加权最小二乘迭代的方法确定；

步骤4.4、k_机构和表示机械轴轴系方位向与微波电轴轴系方位向之间存在角度为的夹角；

步骤4.5、利用雷达测控设备控制雷达机构使之保持在零位，控制目标模拟二维扫描架，使复合模拟前端沿Y方向移动一定距离d，依此距离计算出复合模拟前端的角度θ＝arctan(d/l)；用两个经纬仪配合确定复合模拟前端的旋转角度为θ；

步骤4.6、控制复合雷达以光学模式跟踪目标，稳定跟踪后，记录此时复合雷达光学模式测得的目标角度记录目标模拟角度θ；重复此操作，获得多组测量数据；

步骤4.7、利用多组测量数据，以θ为自变量，用θ_光，数据各自构建线性函数θ_光＝k_光θ+Δθ_光，其中，Δθ_光表示可见光轴与微波电轴在微波电轴轴系方位向上的角度差，表示可见光轴与微波电轴在微波电轴轴系俯仰向上的角度差；

构建线性函数时使用加权最小二乘迭代的方法确定；

k_光和表示可见光轴轴系方位向与微波电轴轴系方位向之间存在角度为的夹角。

优选地，所述步骤5还包含以下步骤：

步骤5.1、标定微波俯仰轴系；将***旋转90°，重复步骤1～4，完成***俯仰向的标定，根据标定结果确定微波电轴轴系方位向和俯仰向的不垂直度；

步骤5.2、根据标定结果修正测量结果；根据标定结果将测量结果修正到微波电轴轴系中，并根据雷达天线平面和天线基座棱镜坐标系的关系，将标定结果最终修正到天线基座棱镜坐标系中。

本发明与背景技术相比具有如下优点：

1、本发明利用特别设计的复合模拟前端结构，解决了模拟出的可见光目标和微波目标位置难以统一的难题；

2、本发明可以在紧缩场中完成星载雷达的标定，能够保证星载雷达对温湿度，空气洁净度的要求；

3、本发明能够在无背景光线的环境下进行标定，这与星载微波光学复合雷达的工作环境一致；

4、本发明能够完成微波光学复合雷达这种多体制雷达的机械轴、光轴、电轴三轴的标定；

5、本发明的标定方法能够标定出机械轴轴系、微波电轴轴系和可见光轴轴系的旋转关系，而非仅仅标定其轴线偏差。

6、本发明涉及的平面确定，测量结果的线性拟合均采用最优化方法完成，具备更高的标定精度；

7、本发明的标定结果可以直接映射到雷达天线基座棱镜坐标系中，便于标定结果在航天器坐标系中的传递。

附图说明

图1是本发明的标定***的***架构示意图；

图2是本发明的标定***的棱镜位置示意图；

图3是本发明的微波光学复合模拟前端示意图；

图4是应用于星载微波光学复合雷达三轴标定的标定方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但不以任何方式限制本发明的范围。

如附图1和附图2所示，一种星载微波光学复合雷达的三轴标定***包含：目标模拟子***、测绘子***、雷达测试平台(3)、雷达装置。雷达装置包含微波光学复合雷达(41)及雷达测控设备(42)；所述雷达测控设备(42)与微波光学复合雷达(41)连接，并控制微波光学复合雷达(41)的工作；所述雷达测试平台包括支撑平台(31)、雷达安装架(32)、二维转台(33)；所述二维转台(33)安装在支撑平台(31)的上面，所述雷达安装架(32)安装在二维转台(33)的上面，所述微波光学复合雷达(41)安装在雷达安装架(32)上。目标模拟子***包括微波和可见光模拟源(11)，微波光学复合模拟前端(12)，目标模拟二维扫描架(13)；所述微波和可见光模拟源(11)与所述微波光学复合雷达(41)连接，并与微波光学复合模拟前端(12)连接，所述微波光学复合模拟前端(12)安装在目标模拟二维扫描架(13)之上；所述微波光学复合雷达(41)与微波光学复合模拟前端(12)在一条水平线上；所述微波光学复合模拟前端(12)使得模拟出的目标可见光和微波两个模式下同中；所述目标模拟二维扫描架(13)具备方位俯仰二维扫描功能以及方位俯仰向上旋转模拟前端的功能。

标定过程中所用到的棱镜位置如图2所示，其包含雷达天线基座棱镜(411)、雷达天线侧面棱镜(412)、微波光学复合模拟前端棱镜(121)；所述雷达天线基座棱镜(411)在雷达天线的基座上，所述雷达天线侧面棱镜(412)在雷达天线的侧面，所述微波光学复合模拟前端棱镜(121)在微波光学复合模拟前端的侧面。所述测绘子***包括第一经纬仪(21)、第二经纬仪(22)、激光跟踪仪(23)；所述激光跟踪仪(23)设置在微波光学复合雷达(41)的一侧，所述第一经纬仪(21)、第二经纬仪(22)设置在微波光学复合雷达(41)的另一侧；所述激光跟踪仪(23)找到微波光学复合雷达(41)天线平面的中心，且通过所述两个经纬仪协同测量天线的转角。

图3为微波光学复合模拟前端的结构，在微波喇叭天线的短边侧面打孔，为可见光模拟源发出的散射光提供输入路径。在喇叭中部和前端分别安装两个星点板，在两个星点板中央打孔来保证复合前端发射可见光的平行度。模拟复合前端的前星点板、后星点板以及两者之间的材料采用透波不透光的聚四氟乙烯材料。

图4为应用于星载微波光学复合雷达三轴标定的标定方法的流程图。标定流程分五步依次进行，步骤1、调整二维转台使得雷达天线平面与目标模拟平面平行；步骤2、调整微波电轴轴系方位向与目标模拟方位向平行；步骤3、标定雷达天线平面与雷达天线基座棱镜坐标系的关系；步骤4、标定光轴、电轴以及机械轴的关系；步骤5、根据标定结果修正雷达测量结果，标定流程完毕。

所述步骤1还包含以下过程：

利用雷达测控设备控制雷达机构使之保持在零位，在雷达天线平面和目标模拟平面上各取10个点(大于等于4个，任意3点不共线)，雷达天线平面上各点坐标为(x_1n,y_1n,z_1n)(n＝1,2,…,10)，目标模拟平面上各点坐标为(x_2n,y_2n,z_2n)(n＝1,2,…,10)。利用雷达天线平面上各点坐标构建矩阵

计算超定方程的解：X_解0＝(A^ΤWA)^-1A^ΤWB

计算初始解偏差值：ΔB＝B-AX_解0

根据初始解偏差值调整权重矩阵W_解0，使得满足条件的点权重为零，偏差超过阈值的点，根据偏差值按一定比例置为权重，构建权重矩阵W_解0。

计算迭代解X_解1＝X_解0-(A^ΤW_解0A)^-1A^ΤW_解0ΔB

迭代直至W_解0全零为止(即每一个点均满足条件)。最终获得方程解为得到雷达天线平面为：x+b₁y+c₁z＝d₁。

同理得到目标模拟平面为：x+b₂y+c₂z＝d₂。根据两个平面的平面方程，调整雷达测试平台的二维转台，使目标模拟平面与雷达天线平面平行。

所述步骤2还包含以下过程：

在已知雷达天线平面和目标模拟平面的情况下，通过激光跟踪仪找到雷达天线平面的中心，确定过天线中心天线平面的法线，将复合模拟前端置于该法线与目标模拟平面的交点。控制复合雷达以微波模式跟踪目标，稳定跟踪后，用第一经纬仪自准直天线平面侧面棱镜并以此作为天线平面的角度零点θ_微0，记录此时复合模拟前端的位置并以此作为微波模拟角度零点。

控制目标模拟二维扫描架，使复合模拟前端沿目标模拟方位向移动一定距离d，依此距离计算出复合模拟前端的角度θ＝arctan(d/l)(l为目标平面到天线平面的距离)。控制复合雷达以微波模式跟踪目标，稳定跟踪后，用两个经纬仪(单经纬仪的测角范围不够，这里采用双经纬仪工作的方式)协同测量此时天线转角θ_微，记录目标模拟角度θ。重复此操作，获得多次测量数据。

利用多次测量数据，以θ为自变量，构建函数θ_微＝k_微θ构建函数的方法同前面求解天线平面方程的方法一致，采用加权迭代最小二乘法。k_微表示微波电轴的方位向和俯仰向对目标模拟方位向和俯仰向的旋转角，若k_微＝1则表示微波电轴方位向和目标模拟方位向平行，微波电轴俯仰向与目标模拟俯仰向平行。若k_微<1则表示微波电轴方位向和目标模拟方位向不平行，根据公式计算旋转角ω_微＝arccos(k_微)，并以此调整雷达测试平台的二维转台，使得微波电轴方位向和目标模拟方位向平行。

所述步骤3还包含以下过程：

利用第一经纬仪与天线基座棱镜自准直，准直方向为垂直于天线基座平面方向作为天线基座棱镜坐标系的X方向；

利用第二经纬仪与天线基座棱镜自准直，准直方向为平行于大地平面方向作为天线基座棱镜坐标系的Y方向；

利用右手螺旋定则确定天线基座棱镜坐标系的Z方向；

将激光跟踪仪的测头分别放置与第一经纬仪和第二经纬仪上，测得两经纬仪的坐标；

在保持第一经纬仪自准直的情况下移动第一经纬仪一段距离，然后将激光跟踪仪的测头放置在第一经纬仪上，再次获得一个坐标；

利用三个坐标和三个坐标轴向构建天线基座棱镜坐标系。

已测得的雷达天线平面是以激光跟踪仪坐标系确定的，根据天线基座棱镜坐标系和激光跟踪仪坐标系的关系，构建雷达天线平面和天线基座棱镜坐标系的关系。

所述步骤4还包含以下过程：

控制目标模拟二维扫描架，使复合模拟前端沿目标模拟平面方位向移动一定距离d，依此距离计算出复合模拟前端的角度θ＝arctan(d/l)(l为目标平面到天线平面的距离)。控制复合雷达以微波模式跟踪目标，稳定跟踪后，测量此时机构反馈角度记录目标模拟角度θ。重复此操作，获得多组测量数据。

利用多组测量数据，以θ为自变量，用θ_机构，数据各自构建线性函数θ_机构＝k_机构θ+Δθ_机构，构建线性函数的方法同天线平面确定的方法相同，使用加权最小二乘迭代的方法确定。

k_机构和表示机械轴轴系方位向与微波电轴轴系方位向之间存在角度为的夹角，Δθ_机构表示机械轴与微波电轴在微波电轴轴系方位向上的角度差，表示机械轴与微波电轴在微波电轴轴系俯仰向上的角度差。

利用雷达测控设备控制雷达机构使之保持在零位，控制目标模拟二维扫描架，使复合模拟前端沿Y方向移动一定距离d，依此距离计算出复合模拟前端的角度θ＝arctan(d/l)(l为目标平面到天线平面的距离)并用两个经纬仪(单经纬仪的测角范围不够，这里采用双经纬仪工作的方式)配合确定复合模拟前端的旋转角度为θ。控制复合雷达以光学模式跟踪目标，稳定跟踪后，记录此时复合雷达光学模式测得的目标角度记录目标模拟角度θ。重复此操作，获得多组测量数据。

利用多组测量数据，以θ为自变量，用θ_光，数据各自构建线性函数θ_光＝k_光θ+Δθ_光，构建线性函数的方法同天线平面确定的方法相同，使用加权最小二乘迭代的方法确定。

k_光和表示可见光轴轴系方位向与微波电轴轴系方位向之间存在角度为的夹角，Δθ_光表示可见光轴与微波电轴在微波电轴轴系方位向上的角度差，表示可见光轴与微波电轴在微波电轴轴系俯仰向上的角度差。

所述步骤5还包含以下过程：

将***旋转90°，重复步骤1～4，完成***俯仰向的标定。根据标定结果确定微波电轴轴系方位向和俯仰向的不垂直度。

根据标定结果将测量结果修正到微波电轴轴系中，并根据雷达天线平面和天线基座棱镜坐标系的关系，将标定结果最终修正到天线基座棱镜坐标系中。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求。

Claims (10)

1.一种星载微波光学复合雷达的三轴标定***，其特征在于，包含：目标模拟子***、测绘子***、雷达测试平台、雷达装置；

所述雷达装置包含微波光学复合雷达(41)及雷达测控设备；

所述雷达测控设备与微波光学复合雷达(41)连接，并控制微波光学复合雷达(41)的工作；

所述雷达测试平台包括支撑平台(31)、雷达安装架(32)、二维转台(33)；

所述二维转台(33)安装在支撑平台(31)的上面，所述雷达安装架(32)安装在二维转台(33)的上面，所述微波光学复合雷达(41)安装在雷达安装架(32)上；

所述目标模拟子***包括微波及可见光模拟源(11)、目标模拟二维扫描架(13)、微波光学复合模拟前端(12)；

所述微波和可见光模拟源(11)与所述微波光学复合雷达(41)连接，并与微波光学复合模拟前端(12)连接，所述微波光学复合模拟前端(12)安装在目标模拟二维扫描架(13)之上；

所述微波光学复合雷达(41)与微波光学复合模拟前端(12)在一条水平线上；

所述目标模拟二维扫描架(13)具备方位俯仰二维扫描功能以及方位俯仰向上旋转模拟前端的功能；

标定过程中所用到的棱镜包含雷达天线基座棱镜(411)、雷达天线侧面棱镜(412)、微波光学复合模拟前端棱镜(121)；

所述雷达天线基座棱镜(411)在雷达天线的基座上，所述雷达天线侧面棱镜(412)在雷达天线的侧面，所述微波光学复合模拟前端棱镜(121)在微波光学复合模拟前端的侧面；

所述测绘子***包括第一经纬仪(21)、第二经纬仪(22)、激光跟踪仪(23)；

所述激光跟踪仪(23)设置在微波光学复合雷达(41)的一侧，所述第一经纬仪(21)、第二经纬仪(22)设置在微波光学复合雷达(41)的另一侧；

所述激光跟踪仪(23)找到微波光学复合雷达(41)天线平面的中心，且通过所述两个经纬仪协同测量天线的转角。

2.如权利要求1所述的一种星载微波光学复合雷达的三轴标定***，其特征在于，雷达测试平台还包括控制器(34)，其与二维转台(33)连接。

3.如权利要求2所述的一种星载微波光学复合雷达的三轴标定***，其特征在于，所述微波光学复合模拟前端(12)使得模拟出的目标可见光和微波两个模式下同中心。

4.如权利要求3所述的一种星载微波光学复合雷达的三轴标定***，其特征在于，所述微波光学复合模拟前端的结构为棱柱体构造，在微波喇叭天线的短边侧面打孔，安装所述微波光学复合模拟前端棱镜(121)，为可见光模拟源发出的散射光提供输入路径；在喇叭中部和前端分别安装两个星点板，在两个星点板中央打孔来保证复合前端发射可见光的平行度；模拟复合前端的前星点板、后星点板以及两者之间的材料采用透波不透光的聚四氟乙烯材料。

5.一种星载微波光学复合雷达的三轴标定方法，其特征在于，使用权利要求1-4中任意一项所述星载微波光学复合雷达的三轴标定***，所述三轴标定方法的包含以下步骤：

步骤1、调整二维转台使得雷达天线平面与目标模拟平面平行；

步骤2、调整微波电轴轴系方位向与目标模拟方位向平行；

步骤3、标定雷达天线平面与雷达天线基座棱镜坐标系的关系；

步骤4、标定光轴、电轴以及机械轴的关系；

步骤5、根据标定结果修正雷达测量结果，标定流程完毕。

6.如权利要求5所述的一种星载微波光学复合雷达的三轴标定***，其特征在于，所述步骤1还包含以下步骤：

步骤1.1、利用雷达测控设备控制雷达机构使之保持在零位；

步骤1.2、在雷达天线平面和目标模拟平面上各取大于等于4个的点，其中任意3点不共线；

步骤1.3、雷达天线平面上各点坐标设定为(x_1n,y_1n,z_1n)(n＝1,2,…,10)，目标模拟平面上各点坐标设定为(x_2n,y_2n,z_2n)(n＝1,2,…,10)；

步骤1.4、利用雷达天线平面上各点坐标构建矩阵

步骤1.5、计算超定方程的解：X_解0＝(A^ΤWA)^-1A^ΤWB；

步骤1.6、计算初始解偏差值：ΔB＝B-AX_解0；

步骤1.7、根据初始解偏差值调整权重矩阵W_解0，使得满足条件的点权重为零，偏差超过阈值的点，根据偏差值按一定比例置为权重，构建权重矩阵W_解0；

步骤1.8、计算迭代解X_解1＝X_解0-(A^ΤW_解0A)^-1A^ΤW_解0ΔB，迭代直至W_解0全零为止；

最终获得方程解为

步骤1.9、得到雷达天线平面为x+b₁y+c₁z＝d₁；同理得到目标模拟平面为x+b₂y+c₂z＝d₂；

步骤1.10、根据两个平面的平面方程，调整雷达测试平台的二维转台，使目标模拟平面与雷达天线平面平行。

7.如权利要求6所述的一种星载微波光学复合雷达的三轴标定***，其特征在于，所述步骤2中还包含以下步骤：

步骤2.1、通过激光跟踪仪找到雷达天线平面的中心，确定过天线中心天线平面的法线，将复合模拟前端置于该法线与目标模拟平面的交点；

步骤2.2、控制复合雷达以微波模式跟踪目标，稳定跟踪后，用第一经纬仪自准直天线平面侧面棱镜并以此作为天线平面的角度零点θ_微0，记录此时复合模拟前端的位置并以此作为微波模拟角度零点；

步骤2.3、控制目标模拟二维扫描架，使复合模拟前端沿目标模拟方位向移动距离d，依此距离计算出复合模拟前端的角度

θ＝arctan(d/l)

其中，l为目标平面到天线平面的距离；

步骤2.4、控制复合雷达以微波模式跟踪目标，稳定跟踪后，用两个经纬仪协同测量此时天线转角θ_微，记录目标模拟角度θ；并重复此操作，获得多次测量数据；

步骤2.5、利用多次测量数据，以θ为自变量，构建函数θ_微＝k_微θ，采用加权迭代最小二乘法；

其中，k_微表示微波电轴的方位向和俯仰向对目标模拟方位向和俯仰向的旋转角；

若k_微＝1则表示微波电轴方位向和目标模拟方位向平行，微波电轴俯仰向与目标模拟俯仰向平行；

若k_微<1则表示微波电轴方位向和目标模拟方位向不平行；

步骤2.6、根据公式计算旋转角ω_微＝arccos(k_微)，并以此调整雷达测试平台的二维转台，使得微波电轴方位向和目标模拟方位向平行。

8.如权利要求7所述的一种星载微波光学复合雷达的三轴标定***，其特征在于，所述步骤3还包含以下步骤：

步骤3.1、利用第一经纬仪与天线基座棱镜自准直，准直方向为垂直于天线基座平面方向作为天线基座棱镜坐标系的X方向；

步骤3.2、利用第二经纬仪与天线基座棱镜自准直，准直方向为平行于大地平面方向作为天线基座棱镜坐标系的Y方向；

步骤3.3、利用右手螺旋定则确定天线基座棱镜坐标系的Z方向；

步骤3.4、将激光跟踪仪的测头分别放置与第一经纬仪和第二经纬仪上，测得两经纬仪的坐标；

步骤3.5、在保持第一经纬仪自准直的情况下移动第一经纬仪一段距离，然后将激光跟踪仪的测头放置在第一经纬仪上，再次获得一个坐标；

步骤3.6、利用三个坐标和三个坐标轴向构建天线基座棱镜坐标系；

步骤3.7、根据已测得的雷达天线平面坐标系，及根据天线基座棱镜坐标系和激光跟踪仪坐标系的关系，构建雷达天线平面和天线基座棱镜坐标系的关系。

9.如权利要求8所述的一种星载微波光学复合雷达的三轴标定***，其特征在于，所述步骤4还包含以下步骤：

步骤4.1、控制目标模拟二维扫描架，使复合模拟前端沿目标模拟平面方位向移动一定距离d，依此距离计算出复合模拟前端的角度θ＝arctan(d/l)；其中l为目标平面到天线平面的距离；

步骤4.2、控制复合雷达以微波模式跟踪目标，稳定跟踪后，测量此时机构反馈角度记录目标模拟角度θ；重复此操作，获得多组测量数据；

步骤4.3、利用多组测量数据，以θ为自变量，用θ_机构，数据各自构建线性函数θ_机构＝k_机构θ+Δθ_机构，其中，Δθ_机构表示机械轴与微波电轴在微波电轴轴系方位向上的角度差，表示机械轴与微波电轴在微波电轴轴系俯仰向上的角度差；

构建线性函数时使用加权最小二乘迭代的方法确定；

步骤4.4、k_机构和表示机械轴轴系方位向与微波电轴轴系方位向之间存在角度为的夹角；

步骤4.5、利用雷达测控设备控制雷达机构使之保持在零位，控制目标模拟二维扫描架，使复合模拟前端沿Y方向移动一定距离d，依此距离计算出复合模拟前端的角度θ＝arctan(d/l)；用两个经纬仪配合确定复合模拟前端的旋转角度为θ；

步骤4.6、控制复合雷达以光学模式跟踪目标，稳定跟踪后，记录此时复合雷达光学模式测得的目标角度记录目标模拟角度θ；重复此操作，获得多组测量数据；

步骤4.7、利用多组测量数据，以θ为自变量，用θ_光，数据各自构建线性函数θ_光＝k_光θ+Δθ_光，其中，Δθ_光表示可见光轴与微波电轴在微波电轴轴系方位向上的角度差，表示可见光轴与微波电轴在微波电轴轴系俯仰向上的角度差；

构建线性函数时使用加权最小二乘迭代的方法确定；

k_光和表示可见光轴轴系方位向与微波电轴轴系方位向之间存在角度为的夹角。

10.如权利要求9所述的一种星载微波光学复合雷达的三轴标定***，其特征在于，所述步骤5还包含以下步骤：

步骤5.1、标定微波俯仰轴系；将***旋转90°，重复步骤1～4，完成***俯仰向的标定，根据标定结果确定微波电轴轴系方位向和俯仰向的不垂直度；

步骤5.2、根据标定结果修正测量结果；根据标定结果将测量结果修正到微波电轴轴系中，并根据雷达天线平面和天线基座棱镜坐标系的关系，将标定结果最终修正到天线基座棱镜坐标系中。