微波雷达:可测量北京五环 速度误差小于蚂蚁爬行_网易新闻
微波雷达:可测量北京五环 速度误差小于蚂蚁爬行
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（原标题：微波雷达:可测量北京五环 速度误差小于蚂蚁爬行）
原标题：会“说话” 能“自我修复”——详解交会对接微波雷达
新华社北京10月21日电（金文莉）“有了，目标捕获了！”中国航天科工二院25所空间载荷技术总体研究室主任、微波雷达主任设计师蒋清富指着屏幕上变化的曲线，大声地说......
19日3时31分，神舟十一号载人飞船经过多次变轨，与天宫二号空间实验室成功实现自动交会对接。其中，中国独立研发的具备高精度测量能力的微波雷达圆满完成探测、捕获、跟踪、测量任务，为“天神相会”再当完美“红娘”。
会“说话”的太空“千里眼”
神舟十一号升空后的第20个小时，其安装的微波雷达主机首次加电开机，顺利通过自校准。之后装备在天宫二号的应答机开机，数据判读显示双方一切正常！
18日22时许，当神舟十一号距离天宫二号还有200多公里的距离，微波雷达再次加电，为捕获目标进入工作状态。
加电几分钟后，天宫二号与神舟十一号首次捕获目标，锁定后微波雷达全程稳定跟踪。
目标捕获后，微波雷达紧紧锁定天宫二号，此时，指针已过零点。
监控显示器上，不断回传着两飞行器的相对位置信息，微波交会对接微波雷达总工程师孙武带领大家仔细地判读分析。
“我们为新一代微波雷达增加了通信功能，实验室和飞船沟通变得更及时和精准。”孙武说，根据天宫二号及以后的空间站任务的要求，交会对接将呈现常态化、快速化的趋势，一个高效、可靠的雷达通信平台不可或缺。
微波雷达主要作用在200公里到20米的中远程范围，可谓名副其实的“千里眼”。这一次，以往沉默的“千里眼”会“说话”了，变得更加强大。
升级换代：更小、更轻、更精确
扬声器里，不时传来指挥员下达调度口令和地面测控站、“远望”号测量船报告的声音。此刻，神舟十一号与天宫二号相距约20米，微波雷达仍然跟踪稳定。
对接任务圆满完成！指挥大厅里响起雷鸣般的掌声。微波雷达团队的试验队员紧紧盯着最新数据，他们已连续工作了18个小时。
孙武也激动地站起来，与团队成员相互击掌、相互拥抱。这位50多岁的空间雷达专家难掩激动：“我们这双高科技 眼睛 各项结果远优于指标要求，为交会对接牢牢牵起红线！”
接近A4纸大小、重量还不到6公斤，交会对接微波雷达看起来袖珍，其自主知识产权达100%，技术更是稳居世界一流。
在原有技术的积累上，新一代微波雷达产品重点开展了小型化、轻量化的改进。“重量是神舟十号雷达的一半，体积是以前的三分之一。”蒋清富介绍说，它的功耗更减少到原来的三分之二。“这意味着雷达可以在太空工作得更久，从而将在探月和火星探测上发挥更大作用”。
新一代微波雷达的性能有多强？孙武用一系列比喻让数据变得更直观：“在测量范围上，它上至北京五环一整圈，下至一张桌子的长度；在测距精确程度上，可以达到一把20公分的尺长；在测角精度上，达到相当于人眼测试视力时相邻两行之间的角度；在速度测量的误差上，基本小于一只蚂蚁的爬行速度。
蒋清富透露，本次交会对接微波雷达技术设计超前，包含着第一代产品与第二代产品的匹配对接，升级换代后的最新产品将装备在明年天舟一号货运飞船上。
新增自我修复功能应对太空高能粒子
对于整个立在舱外的雷达来说，太空中充斥的各种高能粒子是最危险的“敌人”，它们会像潮水一样“冲击”微波雷达。
神舟十一号与天宫二号交会对接时，微波雷达软件工程主任设计师徐秋峰托着腮帮，目光紧紧跟随测量曲线。看上去，线条很平滑。“这说明我们产品的抗干扰能力还不错。”
“不同轨道高度的空间环境不一样，轨道高度越高，空间高能粒子分布区域越广、粒子通量越大，对设备的危害可能性越大。”蒋清富介绍说，“整个立在舱外的微波雷达系统要抗击的住空间高能粒子的冲击，必须有一套可靠的防护措施，才能适应高轨道空间站未来长时服役任务的要求。”
徐秋锋介绍说，新一代微波雷达增强了抗单粒子打翻的能力，还采取动态刷新等措施，“就像披上了一层自我修复的盔甲，在应对高能粒子冲击时，能够及时识别损伤 细胞 并快速 克隆再生 ，恢复产品正常功能，抗辐射性能提高1个数量级以上”。
此次执行任务的应答机正是因为搭建了这样的自我修复系统，即便面对 枪林弹雨 ，也能坚守岗位、不辱使命。
不仅如此，在研制改进中，团队还充分考虑了后续空间交会对接任务的要求，在算法、体制上都留有冗余。产品增加的测量通信一体化功能，将在后续任务中发挥作用。
“随着载人航天和深空探测任务的发展，25所不断开拓创新，研制的空间产品正在实现跨代升级和系列化发展。”微波雷达项目所级指挥黄宜虎说。
(原标题：微波雷达:可测量北京五环 速度误差小于蚂蚁爬行)
本文来源：新华社新媒体专线
责任编辑："王晓易_NE0011"
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分享至好友和朋友圈结果表明，该方案具有实现精度高、智能化的特点，减小了人工测量误差。
The result shows that the scheme has the features of high precision and intelligence, and the manual measurement error is reduced.
文中提出的方法不需人工干预，避免了重复枯燥的测量和人工测量误差，所需时间短，准确。
This method does not need manual intervention, avoids repetitive and boring work and manual errors. The experiments illustrate that our approach is fast and accurate.
该方案实现了轴颈的自动定位和测量，减小了人工测量误差，实用性较强。
With this scheme, the automatic positioning and measurement of the axle journal is realized, the manual measurement error is reduced, and the scheme is fairly practical.
实验结果证明自动检测和人工测量相比，误差在3%以内。
The results show that the relative error of automatic inspection compared with manual inspection is less than 3%.
该方法由计算机自动采集自准直仪的数据，解决了以往人工记录引起的测量误差，提高了检测数据的准确性。
The method adopted computer to acquire autocollimation data and reduced test data error caused by manual record, so the veracity of test data was improved.
该方法实现了喷雾角的非接触测量，避免了常用方法对喷雾现场的干涉，减少了人工测量方法带来的误差。
This new method is a non-contact measurement and it can avoid any interference in the spray field. At the same time, it can reduce the normal errors in manual measurement of spray angle.
污泥沉降比是污水处理过程中的主要分析项目之一，传统污泥沉降比的测量是人工操作，误差较大。
Sludge settlement ratio is one of the main analysis items. The traditional detection of sludge settlement ratio is operated manually, which may make too much deviation.
传统稳定精度的测量采用人工方法对误差角信号进行处理，具有很大的随意性，使测量精度受到影响。
Traditional stabilization precision measuring method is of great randomness because of the manual selection of angle error signal, which effects the measuring precision.
针对传统的人工测量所带来的效率低、误差大等问题，研制了活塞自动综合测量系统。
To solve the problem of low efficiency and inspection error caused by manual inspection, developed automatic & integrated piston measuring system.
针对人工测量油管长度存在测量误差大、作业效率低等问题，提出以激光测量为核心的油管智能测长方法。
A tubing length intelligent laser measuring system is developed in the light of the low measuring accuracy and efficiency.
该测量方法具有测量采集点精度高、齿形轮廓曲线拟合误差小、测量过程与误差处理过程人工干预少、测量精度高等特点。
The method has higher precision of getting measuring points, less fitting error of tooth form, less artificial interpose in the measuring process and higher measuring precision.
它减少了人工监控所耗费的物力和财力，同时也提高了测量精度，避免了人工读数所引起的误差。
It decreases the cost, increases the measuring accuracy and avoids the deflection of reading data comparing to the artificial means, This paper includes seven chapters.
目前广泛采用的人工插杆目测误差大、不便于连续监测且不利于自动化测量程度的提高。
Currently widely used artificial plunger visual error, it is not convenient for continuous monitoring and not conducive to the improvement of automated measurement of the degree.
造成人工水晶体度数计算之误差的主要因素为不正确眼轴长及角膜曲度之测量。
The errors of intraocular lens power calculation may be caused by inaccurate axial length measurement or unstable keratometric reading.
采用人工检尺等接触式方法测量液位，存在种种弊端，非接触式雷达液位仪可以解决液位测量中误差大、不安全等问题。
Hand-dipping measurement of liquid level has many weaknesses, but radar level gauge can avoid great errors and safety problems.
采用人工检尺等接触式方法测量液位，存在种种弊端，非接触式雷达液位仪可以解决液位测量中误差大、不安全等问题。
Hand-dipping measurement of liquid level has many weaknesses, but radar level gauge can avoid great errors and safety problems.
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- 来自原声例句
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感谢您的反馈，我们会尽快进行适当修改！船载雷达回程误差分析及消隙设计
船载雷达回程误差分析及消隙设计
发布: | 作者:－－ | 来源: －－ | 查看:253次 | 用户关注：
随着航天事业的飞速发展。现代航天任务对测控站测量系统的测量准确度提出了更高的要求。与陆地雷达伺服系统相比，测量船在海上受风浪影响而不停地运动，船载雷达随运动载体的运动也在不停地运动，为了进行精确定轨，测量精度尤为重要。一般都要求测角系统既有良好的跟踪性能，又要有尽可能高的测角精度。对直接影响跟踪系统精度和跟踪性能的重要部件，更要综合考虑，使整个系统性能达到最优。
　　影响雷达测角精度的因素比较
　　随着航天事业的飞速发展。现代航天任务对测控站测量系统的测量准确度提出了更高的要求。与陆地雷达伺服系统相比，测量船在海上受风浪影响而不停地运动，船载雷达随运动载体的运动也在不停地运动，为了进行精确定轨，测量精度尤为重要。一般都要求测角系统既有良好的跟踪性能，又要有尽可能高的测角精度。对直接影响跟踪系统精度和跟踪性能的重要部件，更要综合考虑，使整个系统性能达到最优。
　　影响雷达测角精度的因素比较多，误差的产生部位和性质也不尽相同。其中，回程误差是影响测角精度的一个重要因素。由于天线经常工作在零速附近，传动链中齿隙的存在会使得传动产生相应滞后，甚至会产生极限环振荡，在动力传动链中，传统的机械消隙已经无法满足精度要求，本文提出了双马达驱动电消隙技术，它具有更多优越性。
　　1 回程误差分析
　　1．1 回程误差的概念
　　如果传动装置的组成零部件制造、装配得绝对准确，对使用过程中的温度变形、弹性交形也予以忽略，则传动过程小，输出轴转角&o与输入轴转角&i之间应符合下列理想关系：
　　式中，it为传动装置的总传动比。&o和&i之间成线性比例关系。
　　实际上，组成零部件不可能制造、装配得绝对淮确，而在使用过程中还会存在温度变形和弹性变形，因此，在传动过程个输出轴的转角总会存在误差。
　　回程误差可以定义为：当输入轴开始反向回转后到输出轴也跟着反向时，输出轴在转角上的滞后量，用符号△R表示。由于回程误差的存在，反向回转后，输出轴的&o和输入轴的&i之间的关系曲线如图1所示，它与电工学中的磁滞回线十分相似。
　　回程误差也称为空程误差，相似含义的名称还有齿隙、侧隙、空回、死程等。可以作如下设想：使输入轴固定不动，然后在正反两个极限位置上旋转输出轴，这时输出轴所具有的游移量即该传动装置在输出轴上的回程误差。也可以使输出轴固定不动，然后在正反两个极限位置上旋转输入轴，这时输入轴所具有的游移量即该传动装置在输入轴上的回程误差。回程误差的静态测量就是按上述方法来进行的。
　　1．2 回程误差对伺服系统性能的影响
　　传动链的回程误差对伺服系统性能的影响，按其在系统中所处位置不同而有所不同。
　　如图2所示，对处于闭环前的传动链G1，其回程误差将影响伺服精度；对处于闭环内前向通路上的传动链G2，其回程误并不影响伺服精度，但对稳定性有重大的影响；对处于闭环内反馈回路上的传动链G3，其回程误差对伺服精度及稳定性均有影响；对处于闭环后的传动链G4，其回程误差影响数据的传递精度。
　　1. 3 回程误差分析
　　传动链的回差是各个齿轮副上回差的综合，而各个齿轮副上的回差则是每个齿轮上的回差以及箱体孔中心距误差的综合。每个齿轮上的回差则是齿轮本身、轴、轴承等零部件在制造、装配时的误差综合。考虑回程误差因素时一般折算到节圆切向上来综合，即对切向齿隙进行分析和综合。影响齿轮切向齿隙的因素主要有以下几个方面。
　　1)每个齿轮轮齿的减薄量及其误差。为了补偿制造、装配时的误差，补偿温度变形、弹性交形，避免轮齿卡死，同时也为了贮存润滑剂，改善齿面的摩擦条件，在轮齿的非工作侧面必须保持一定的间隙。
　　2)轴承的游隙。理想情况下，与齿轮轴配合的轴承内环与箱体孔配合的轴承外环同心。实际上啮合力将使轴的位置沿着啮合力的方向紧靠外环，当反向驱动时，啮合力又使轴在反向的啮合力方向上紧靠外环。齿轮在切向和径向偏移，将产生一个小角度的转动，此角度即为由轴承游隙产生的回差。
　　3)除了上述因素外，影响齿隙的误差因素还有齿轮内孔与轴的配合间隙、轴的偏心、箱体的孔中心距偏差、轴承的内环偏心、外环偏心等。
　　2 减小回程误差的措施
　　减小回程误差、提高传动精度的措施主要可以分成两方面：结构措施和电路措施。
　　2．1 结构措施
　　2．1．1 合理设计传动链
　　适当地提高零部件本身的精度，合理地设计传动链，可以减少零部件制造、装配误差对回差的影响。
　　1)合理选择传动型式。一般来说，圆柱直齿与斜齿齿轮机构的经济精度较高，蜗杆蜗轮机构次之，圆锥齿轮则更次之。在行星齿轮机构方面，谐波齿轮精度最高，渐开线行星齿轮机构、少齿差行星齿轮机构次之，摆线针轮行星齿轮机构则更次之。
　　2)合理确定级数和分配各级传动比。减少传动级数，就可减少零件数量，也就减少了产生误差的来源。对于雷达减速传动链，各级传动链从高速级开始，逐级递增，且在结构空间允许的前提下，尽量提高末级传动比。采用大的传动比，可使从动轮半径增大，从而提高了角值精度。
　　3)合理布置传动链。在减速传动中，精度较低的传动机构(如圆锥齿轮机构、蜗杆蜗轮机构)适宜布置在高速轴上，这样可减小低速轴上的误差。
　　2．1．2 采用消隙机构
　　消隙机构的型式很多，下面简单介绍3种。
　　1)中心距可调消隙机构 在装配时根据啮合情况调整中心距，以达到减小齿隙的目的。对于减速轮系，最后一级的齿轮副对回差的影响最大，因此将最后一级齿轮副设计成中心距可调，最为有利。
　　2)弹簧加栽浮动齿轮消除机构 这种方法是依靠弹簧加载，使齿与齿紧密啮合而达到消除的目的。
　　3)双传动链弹簧加栽消隙机构 它有两台伺服电机，各自通过一套齿轮箱后驱功末级大齿轮。这两台伺服电机的激磁绕组是串联的，以使它们的激磁电流和转矩常数相同。电机的后伸轴分别通过一对锥齿轮与预载扭簧相连，预载扭簧给传动系统中的齿轮加了一个偏置转矩，从而消除了齿隙。
　　2．2 电路措施
　　这种消隙方法是用两个相同的传动链连接两个伺服电机到末级大齿轮，这两个电机分别加电控制：低负载力距时，在这两个电机之间建立一个偏置电压或偏置电流，从而得到一个偏置转矩，消除齿隙；而高负载力矩时，偏置转矩自行取消，负载力矩由两个电机分担。采用双传动链电消隙机构可以显著减小回程误差。
　　3 电消隙设计
　　3．1 力矩偏置电路
　　在电消隙机构中，两个伺服电机分别由两套可控硅功率放大器控制。相对功率放大器来讲，假定1#马达电枢正接，2#马达电枢反接。1#马达和2#马过中的电流都可分为两部份Id和I偏，Id是马达驱动负载的电流，但必须Id1和Id2方向相反才能驱动负载运动；I偏是用于电消隙的偏置电流，I偏1和I偏2必须大小相等，方向相同才能产生大小相等方向对顶的偏置力矩。
　　根据电流指令控制要求设计产生偏置电流指令信号的电路，简称为力矩偏置电路。利用两个电流环的负载电流指令提取Id1和Id2信号，通过偏置电路去控制偏置电流指令的形状，可以使偏置电路成为一种函数发生器，使偏置电流指令成为负载电流的函数。
　　图3是力矩偏置电路图，Ugi为速度调节器输出的负载电流指令，U偏是偏置电流指令，U△是差速振荡抑制电流指令；N1为梯形函数发生器。调整电位器可以调整偏置力矩的大小。
　　3．2 消隙实现
　　如果不考虑抑制差速振荡的马达力矩，则两个马达的力矩M1和M2与负载电流指令的关系如图4所示。
　　图4中，Ugi为速度调节器输出的负载电流指令。
　　当Ugi=0时，M2=-M1=M0，M0称为偏置力矩值。
　　当Ugi由0正向增加不太大时，保持M1、M2反向，仍能消隙，此时由2#马达拖动负载和1#马达前进。
　　当Ugi正向增加到U0时，M1=0，1#马达在齿隙中游移。但2#马达仍拖动负载，其齿轮箱不会出现齿隙，负载不会游移。
　　当Ugi&U0时，1#马达穿过齿隙与2#马达共同推动负载，但M2&M1。
　　当Ugi&U1时，偏置力矩开始减小。
　　当Ugi&U2时，偏置力矩完全消隙，两台马达以相等的力矩推动负载。
　　可以看出，在一般工作情况下，负载至少和一个马达之间无齿隙，不会游移。但是，当力矩快速反向而且其值又比较大时，仍有可能产生两个马达同时穿过齿隙的情况，但这种情况在实际使用时并不多。
　　4 结束语
　　双马达电消隙系统应用于船载雷达，经实践检验效果良好。采用雷达跟踪信标球方式进行测角精度统计，其结果如表1所示。
　　由上表可以看出，方位和俯仰测角随机误差满足0．2 mrad的指标要求，大大提高了船载雷达的测量精度。
　　在精密雷达天线驱动系统中，双马达或多马达驱动除了能实现电消隙、提高测角精度之外，在传递同样力矩的前提下，双马达驱动比单马达驱动所用的齿轮箱体积小，重量轻，易于加工制造；也就是说，在齿轮箱总体积相同的情况下，双马达驱动能提高传动链的刚度。
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应用与方案分类
&&& 目前，处理器性能的主要衡量指标是时钟激光雷达测距技术国内外研究现状
激光雷达测距技术是激光技术中应用最早并且是最成熟的一种。随着激光雷达测距技术由不成熟走向逐渐完善，人们对于激光雷达测距特性的了解也越来越深入。可是现有的研究成果主
激光雷达测距技术是激光技术中应用最早并且是最成熟的一种。随着激光雷达测距技术由不成熟走向逐渐完善，人们对于激光雷达测距特性的了解也越来越深入。可是现有的研究成果主要集中于激光雷达测距方程、激光雷达测距新方法、激光回波信号等方面的研究，而涉及激光雷达测距过程仿真的研究少见于报端。5605
在理论上，经常使用洛伦兹分布和高斯分布来对激光光束进行模拟。仿真中主要采用高斯分布进行，因为它更加适合实际激光器发出的脉冲波形，并且能够减少误差的产生。Christina.G的研究从理论上推导了不同目标形状以及不同入射角度下脉冲的响应函数[5]，并且说明激光雷达在不同信噪比下测距误差是服从正态分布的信噪比的函数[6]。Amann M.C.在评论中指出了在激光测距仪中，影响测距精度与测距密集度的主要因素有信号幅度变化引起的时间游走、噪声引起的时间抖动等，而时间抖动是影响激光测距系统距离测量精度最主要的因素。抖动大小正比于噪声等效均方根功率，而且反比于脉冲阈值鉴别时刻的斜率 [4]；同时，信号振幅和形状的变化也有可能产生距离行走的误差，致使测距精度降低[7]。 来自六\维*论'文.网QQ324.9114
国内，主要从事这方面研究的有浙江大学、电子科技大学等单位。由于国内激光测距技术起步晚，所以与国际先进水平有着差距。国内研究大部分集中在减小量化误差，即各种内插技术、消除&距离行走&现象的时间鉴别技术。同时也有各种测距方法层次不穷，主要分为脉冲测距法、相位测距法、干涉测距法三类。实际上，一种新的测距方法&&脉冲相位激光测距法能够把脉冲法和相位法的优势结合起来。
近年来，国外对激光雷达在不同背景下的模拟进行了研究，做了很多工作。Ove Steinvall,Tomas Carlsson对不同发射特性、大气吸收系数、回波探测方法进行了仿真，分析了这些参数对激光雷达的影响。Sandor Der,Brian Redman和Rama Chellapa研究了大气和目标对激光雷达测距精度影响的仿真，仿真考虑了很多因素，包括大气参数、目标参数和探测器参数，最后给出了仿真数据和真实数据的误差[8]。德国开发了大气激光雷达端到端的仿真工具。美国空军地球实验室从1998年就开始进行激光雷达模拟软件的研究，随后又对软件版本进行了多次升级。 来自六\维*论'文.网QQ324.9114
由此可见，国内对激光雷达测距仿真还存在着一些不足之处。很少有人将激光雷达测距整个过程当成一个整体进行研究，因此对激光雷达测距过程进行建模与仿真是非常必要的。而且对激光雷达的设计与改进，对激光雷达测距分析都有着重要的意义。 激光雷达测距技术国内外研究现状:
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