无源雷达时差定位方法研究
雷达定位的方法有几种原理
雷达定位的方法有几种原理雷达定位是一种利用无线电波进行远程目标探测和定位的技术。
雷达的原理基于电磁波的传播、散射和回波接收，通过测量时间和电磁波的相位差来推算距离和方位。
雷达定位的主要原理可以分为以下几种：1. 距离测量（Time of Flight）原理：雷达发射无线电波，当波束与目标相交时，无线电波将被目标散射并返回雷达，雷达接收到返回的信号后，根据信号的往返时间和速度的规定，计算出目标与雷达之间的距离。
这种原理常用于测量目标的距离、速度和距离。
2. 多普勒效应原理：雷达定位中，目标不仅会回波，还会由于目标的移动而引起回波信号的频率变化。
利用多普勒效应，雷达可以推断目标相对于雷达的速度和方向。
多普勒雷达广泛应用于航空、海洋、气象等领域。
3. 雷达天线发射/接收方向的调制变化原理：雷达的天线会发射一个或多个窄束的无线电波，并在某一特定方向接收回波。
通过对雷达天线的设计及控制，可以改变雷达波束的发射和接收方向，实现对目标方位的测量。
例如相控阵雷达利用电子束的扫描来确定目标的方位。
4. 信号处理原理：雷达回波信号经过接收后需要进行信号处理，以消除干扰和增强目标信号，从而实现对目标的定位。
信号处理算法包括功率谱分析、匹配滤波、自适应滤波等技术，能够有效提高雷达的探测灵敏度和定位精度。
5. 同向性原理：雷达系统的天线具有一定的方向特性，能够将无线电波放大并聚焦在特定方向上。
通过控制雷达天线的方向性，可以实现对目标的定向探测和定位。
这种原理常见于雷达的定向型天线设计。
6. 散射原理：雷达发射的无线电波在遇到目标时会发生散射，散射信号在回波中包含着目标的信息。
雷达通过分析目标散射回波的特性，如反射系数、散射截面等参数，来判断目标的性质和位置。
7. 信号相位差原理：雷达发射无线电波，当波束与目标相交时会引起相位差，即波前到达的相对时间差。
雷达利用这种相位差来确定目标与雷达之间的方位角。
相位差原理常应用于方位测量，如航空雷达中的扫描雷达。
利用DME问答时序的飞机无源定位
利用DME问答时序的飞机无源定位刘勇【摘要】针对多基测角交会、时差相差、时差频差定位系统复杂度高、同步要求高的问题,利用测距机(DME)系统测距模式中飞机与台站的通联关系,提出了一种对飞机无源定位的方法.已知地面DME台站位置和本机侦测点位置,通过对飞机地空测距询问信号、台站距离应答信号的到达时间、方位进行测量并进行解码分选,对解码分选结果进行关联聚类,再利用DME测距工作模式的随机询问特性进行询问-应答信号的时序匹配,最后根据配对信号的到达时间差、DME台站位置以及飞机方位对飞机进行计算定位.通过仿真分析证明了该方法的可行性,在固定DME台站位置已知的条件下该方法具有工程实践意义.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2018(058)009【总页数】6页(P1045-1050)【关键词】无源定位;测距机;通联关系;时序匹配【作者】刘勇【作者单位】中国西南电子技术研究所,成都610036【正文语种】中文【中图分类】TN9711 引言测距机[1](Distance Measure Equipment，DME)系统是一种能够对空中目标进行精确定位的二次雷达系统，与敌我识别[2](Identification of Friend or Foe，IFF)系统类似，采用询问-应答工作方式。
飞机上的DME询问机发射距离询问信号，地面台站收到询问信号后经过固定延时进行应答。
在民用上DME系统与甚高频全向无线电信标[1](Very High Frequency Omni-directional Radio Range，VOR)进行关联对飞机进行定位，而在军用上战术空中导航系统[3](Tactical Air Navigation System，TACAN)的工作频率、频道划分、工作模式与DME完全相同。
利用DME对飞机实现无源定位不仅适用于民用，也适用于军用，具有较大研究意义。
无源定位[4]相比有源雷达定位具有抗干扰隐蔽性强的优点。
利用三星时频差的运动辐射源定位与测速方法
利用三星时频差的运动辐射源定位与测速方法张宇阳【摘要】针对高轨三星无源定位系统对空中恒定高度运动目标探测的应用场景，提出了一种利用信号到达时差( TDOA)、到达频率差( FDOA)的无源定位与测速方法。
详细描述了算法原理、算法处理步骤，利用STK( Satellite Tool Kit)软件结合计算机仿真，分析了时差测量误差、频差测量误差、高程估计误差对定位精度与测速精度的影响。
该方法定位精度与测速精度较高，具有一定的工程应用价值。
%For the purpose of estimating location and velocity of moving target in three satellites system,a solution is presented for emitter passive location and velocity estimation using time-difference-of-arrival (TDOA) and frequency-difference-of-arrival(FDOA). Principles and process steps of the solution are described. The influence of TDOA measurementerror,FDOA measurement error and altitude estimate error on location accuracy and velocity estimation accuracy is analyzed by Satellite ToolKit( STK) and computer simulation. The proposed solution is accurate and efficient in locating and velocity estimating,which can be easily applied in engineering.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2016(056)006【总页数】6页(P640-645)【关键词】三星无源定位;运动辐射源;测速;到达时间差;到达频率差【作者】张宇阳【作者单位】中国西南电子技术研究所，成都610036【正文语种】中文【中图分类】TN97高轨卫星平台对地观测范围大，具有较强的信号侦收和截获能力，对非合作辐射源进行位置估计是卫星平台非合作信号处理的重要功能之一，其主要方法有测频定位[1-2]、测向定位[3]、双星时频差定位[4-5]、三星时差定位[6]。
《雷达科学与技术》2020年第18卷总目次
第18卷第6期雷达科学与技术!《雷达科$%&'）2020年第18卷总目次第一期基于协方差矩阵重构的互质阵列DOA估计......................盘敏容！蒋留兵，车俐！姜兴（1）基于自适应调度间隔的雷达事件调度算法......................段毅，谭贤四！曲智国，王红（7）面向微动特性获取的雷达波形设计........夏鹏！田西兰（14）基于导向矢量估计的鲁棒波束形成....................李鹏！夏翔！俞传富！宋逸君（21）基于CNN的舰船高分辨距离像目标识别....................张奇！卢建斌！刘涛！刘齐悅（27）无源时差定位系统最优布站方法研究.............................夏伟，罗明！赵美霞（34）基于方向图的机载PD雷达中重频设计............刘扬，郭锋！顾宗山，伍政华！姜文东（39）基于SSA的DRFM速度欺骗干扰识别……定少浒！汤建龙（44）基于加权系数的DTTL遥测测距符号同步算法.............................侯彦兵！焦义文！杨文革（51）基于迭代近端投影的MIMO雷达多快拍DOA估计....................陈金立！郑瑶！李家强！叶树霞（56）基于雷达回波极化特征的电力线识别方法……伍政华，郭锋，盛匀！顾宗山，姜文东！周啸宇（63）对ESM系统机的干扰方法研究.............................刘康，唐志凯！潘谊春（59）基于稀疏对称阵列的混合信源定位........吴丙森！刘庆华（74）基于阻塞滤波器的抗主瓣干扰方法........胡海涛！张剑云（82）基于遗传算法的FDA方向图非时....................王博！谢军伟！张晶！孙渤森（87）金属介质混合无人机..............研究....................于家傲，彭世蕤！王广学！王晓燕（94）高重频脉冲对导引头参数...的干扰机....................南昊！彭世蕤！王广学！王晓燕（102）八通道X波段射频数字一机设计............孙维佳！伍小保！范鹏飞！张运传！范欢欢（109）第期波导缝隙天线研究中的“三匹配"可题鲁加国，汪伟！卢晓鹏，张洪涛（115）一波雷达.....测度的方法袁涛，葛俊祥！郑启生（124）重频雷达回波最速度估计金胜，朱天林！黄亚楠，傅茂忠！邓振淼（129）端射阵机载雷达距.......波抑制方法李永伟，谢文冲，王少波（137）波成雷达多....................李家强！陈德昌，陈金立！朱艳萍（145）无人机载Ku波段有源相控阵....................贤，许唐红，胡帅帅，方鑫（151）阵雷达干扰估计干扰....................安瑞雪！王晓林，陈舒文！张伟（156）载雷达波...........................宿文涛！刘润华，汪枫（163）基于RSF信号的高频雷达重构性能分析............吕明久！孙宗良，杨军，杜雄，丁凯（169）一种雷达主瓣复合干扰盲源抗方法...........................李军，高乾，王欢（175）基于极特性的干扰识别方法....................焦！刘峥，吕方方！张艳艳（180）基于的布无源雷达成韩裕生！张延厚!王硕！姜兆祯（187）载源阵........性............李庆，韦锡峰！陈姻怡，巩彪！张佳龙（194）一种机载宽带数字阵列SAR成像优化方法...........................翁元龙！孙龙，乌卩伯才（200）数数影RCS统计特数性...........................王朗宁，侯炎磐，李彦峰（205）基于0DGAN网络的数据集扩增方法……李昆！朱卫纲（211）一种BDII/GPS抗干扰设计............王晓光（218）60GHz宽带双极化阵列研究..........王磊，刘涓（223）第期基于B0P及C0R的抗主瓣干扰算法研究....................张萌，胡敏！宋万杰！张子敬（233）一种多普勒盲区下的航迹片段关联方法...........................韩伟！陈传生！李志淮（239）基于扩频的汽车雷达后向散射通信系统研究....................黄壮！夏伟杰！余思伟！李典（247）基于CLEAN思想的互补码信号压缩算法............潘孟冠！胡金龙，陈伯孝！刘剑锋！苏泳涛（254）基于混沌遗传算法的宽零陷波束赋形方法........周强锋（262）认知天波雷达环境感知波形设计算法研究...........................李擎宇，陈建文！鲍拯（267）低慢小目标监视技术现状及发展................王健（274）基于GM-PHD的空间分布感知算法...........................柳毅！张淑芳！索继东（279）基于ICNN和IGAN的SAR目标识别方法...........................仓明杰，喻玲娟，谢晓春（287）对STAP技术的移频灵巧噪声干扰研究…秦兆锐！董春曦（295）空小型无人机贝叶斯学习超分辨ISAR成..........刘明昊！徐久！赵付成龙！程凯飞！杨磊（301）机载预警雷达最小测速度试飞方法............王怀军！刘波！陈春晖，吴洪！贾军帅（308）MIMO雷达中OFDLF0-PC波形空时优化设计.洪升！董延E,艾煜！赵志欣（313）弹道导弹群目标跟踪分裂算法研究...........................靳俊峰！曾怡！廖圣龙（321）基于Deeplabv3网络的飞机目标微动信号.卢廷，付耀文！张文鹏，杨威（327）某型空管雷达信号分析及其参数优............赵志国，丁原，王雨，房子成！金颖涛（335）一种射频数字一..........发模块设计...........................范欢欢，伍小保，孙维佳（340）机载SAR图像解译系统设计研究....................项海兵，吴涛！张玉营！盛佳佳（345）雷达科学与技术第17卷第6期第四期一种基于自适应相关爛的生命探测方法............吴若凡！崔国龙！郭世盛！李虎泉！孔令讲（351）人造目标圆极化SAR成像特性研究..............葛家龙（359）一种改进的自适应波束形成器....................安瑞雪！王晓林，陈舒文！张伟（367）大椭圆轨道SAR系统设计及关键技术研究............姚佰栋!盛磊，孙光才！谈璐璐，吴浩！周子成，王岩（373）基于子阵的FDA-MIMO雷达去栅瓣方法............陈浩！叶泽浩！吴华新，谢说，吴彩华（381）基于极限学习机的目标智能威胁感知技术.............................王永坤，郑世友，邓晓波（387）基于射频采样宽带数字阵列雷达波束形成....................刘明鑫，尹亮，汪学刚！邹林（394）一种复杂环境下的多假设分支跟踪方法...........................马娟，许厚棣！张瑞国（399）基于GNSS的无源雷达海面目标检测技术综述............李中余，黄川！武俊杰！杨海光!杨建宇（404）基于差值定理的相位差率提取方法....................刘文跃，彭世蕤！王广学！张逸楠（417）光域微波信号缓存的关键技术研究.....代丰羽！龙云泽（422）基于PSO-SVM算法的雷达点迹真伪鉴别方法研究...................................彭威，林强（429）一种弹道目标识别数据库构建方法……田西兰！李川！蔡红军！王曙光!郭法滨！张瑞国（433）基于VFDT特征的空中飞机目标分类方法...................................李秋生！张华霞（438）采用相对爛评价雷达相对系统误差估值...........................高效，敬东，陈钢（443）雷达用汇流条粉末静电涂覆绝缘技术……梁元军！王伟（447）超稀疏阵列综合算法研究与应用......................张燕，程先底，陈伯孝，周志刚（452）基于Innovus工具的28nm DDR PHY物理设计方法...........................王秋实！张杰！孟少鹏（457）第期毫米波相控阵板级集成天线技术研究................王泉!陈俐，邹文慢！谢安然，陈谦，张雪雷！金谋平（461）超宽带穿墙雷达高效的TV-MAP稀疏成像方法...........................景素雅，晋良念，刘庆华（466）改进时域对消算法抗主瓣恒模干扰研究...........................徐乃清，张劲东，魏煜宁（473）一种新的电磁频谱异动检测方法............李铭伟，何明浩，冷毅，韩俊！唐玉文（479）基于P-K滤波的X波段雷达雨衰补偿研究....................李海！罗原！冯兴寰，冯青（487）一种新颖的亚像素级SAR图像水陆分割方法....................毋琳，牛世林！郭拯危,李宁（494）基于互质阵列的外辐射源雷达估计……徐阳，易建新！程丰！饶云华，万显荣！熊良建（501）基于改进LFMCW雷达的多目标识别算法...........................邹丽蓉，朱莉！邵文浩（509）基于稀疏恢复的自适应角度多普勒补偿方法...................................郭艺夺，宫健（517）用于SV0的RCS统计特征集约减方法...........................王朗宁，侯炎磐，李彦峰（524）基于微动调制的梳状谱灵巧噪声压制干扰...........................宋杰！张华春！郑慧芳（531）基于改进=P算法的电磁涡旋成像方法............杜永兴！仝宗俊!秦岭！李晨璐！李宝山（539）基于稀疏重构的机载雷达KA-STAP杂波算法...........................王晓明！杨鹏程，邱炜（546）面向条带SAR的多孔径图像偏移自算法...................................李谨成！郭德明（551）基于RCS的空间目标运动状态估计.....张江辉！陈翠华（557）基于时的雷达信号....................刘天鹏，牛锋！张什永，薛峰（562）天波超视距雷达海面目标定位方法研究..........568）用于室内无线通信的新型多波束天线阵列……高田！文舸一（573）第期一种大基线分布雷达近场相参探测技术..........吴剑旗！戴晓霖，杨利民，杨超，杨生忠！王启超，孙斌（579）基于FMCW雷达的人体复杂动作识别....................丁晨旭！张远辉！孙哲涛！刘康（584）基于HRRP列的空间进动数估计方法...........................查林！陈大庆，吴6（591）基于MM算法的脉冲串模糊函数设计方法....................徐乃清！张劲东，李晨，丁逊（599）测数差的度估计方法....................刘利军！涂国勇，朱时银！李曦（605）基于K-均值聚类的SVD杂波算法……黄凤青，郑霖！杨超！刘争红！邓小芳，扶明（611）基于度适的HRRP识别............王国帅！汪文英，魏耀，郑玄玄！雷志勇（618）机载SAR多模式统一化成像处理技术研究...........................韦维！朱岱寅，吴迪（625）基于截断核范数正则化的协方差矩阵估计...........................李明！孙国皓，何子述（633）基于伪构设计的RCS……李玉6,苏荣华！王吉远!杨元友！吴华杰!王雪明（640）一种改进的SAR光图算法........................................................张瑞！董张玉（645）无源雷达达波数估计方法研究....................苏汉宁,鲍庆龙！王森！孙玉朋（651）基于目标稀疏性的雷达距离超分辨.....陈希信！张庆海（658）一基于异的近探测雷达系统……………马红661）基于度学习的雷达测技术……刘军伟！李川，聂熠文！崔国龙，汪育苗！徐瑞昆（667）基于俯仰维信息的机载气象雷达测....................王宇，吴迪，朱岱寅！孟凡旺（672）基于Grubbs法则的改进CAGCFAR检测器...........................肖春生，周围，朱勇（682）突防过程中反辐射无人机群数量规划研究....................刘阳！董文锋，冷毅！刘锐（689）。
基于外辐射源雷达系统的目标定位算法
ｓｒ ｏ ａｉｎ ａ ｄ ｔ ｃ ｉｇ ｏ ｅ ｔｒ ｅ ｓ ｇ ｔ ｅ ｓｇ ａ ｆ ｈ ｘ ｅ ａ ｍｉ ｅ ｓ ｉ ａ ｇｏ ａ ｈ ｔ ｒｂ ｅ ｉｅ ｌｃ ｔ ｎ ａ ｋ ｎ ｆ ｈ ｇ ｔ ｉ ｈ ｉｎ ｏ ｅ ｅ ｔｒ ｌ ｅ ｔ ｒ ｓ ｌｂ ｏ ｏ ｌｍ．Ａ ｎ ｗ ｇ ｒ ｈ ｆｒｐ ｓ ｅ ｏ ｒ ｔ ａ ｕ ｎ ｌ ｔ ｎ ｔ ｌ ｐ ｅ ａ ｏ ｔ ｍ ａ ｉ ｌ ｉ ｏ ｓ ｖ
王超 锋 ， 尹锦 荣
（ 南京 电子技 术研 究所 ， 南京 ２ ０ １ ） １０ ３
【 摘要 】 基 于外 辐射 源的单站无源定位系统 实际相当于收发分 置的双基雷达 ， 具有反侦察 、 干扰 、 抗 反隐身和 防反 辐
射导 弹等潜在优势 ， 因此 利用外辐射源信号对 目标进 行无源定位和跟踪 是 目前国际上 比较 热门 的一个 研究课题 。提 出了
中 图 分 类 号 ：Ｎ ５ Ｔ ９８ 文献标识码 ： Ａ
Ａｒｔ ｅ ｉ ｏ ｒ ｅ ｃ ｔｏ ｆＭ ｏ ｏ ｔ ｔｃ Ｐａ ｓｖ ｉｈｍ ｔｃ ｆ ｒ Ｔａ ｇ ｔＬｏ ａ ｉｎ ｏ ｎ ｓａ ｉ ｓ ｉ ｅ Ｓｙ ｔｍ ｓ ｄ ｏ ｔｒ ｌＥｍ ｉｔ ｒ ｓｅ Ｂａ ｅ ｎ Ｅｘ ｅ ｎａ ｔｅ ｓ
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时差定位与两种测时差方法
时差定位与两种测时差方法2t1~6年l2【)【】6.No.1电f对抗EI(ROMCW ARFARE总第106蛐SerieN¨.106时差定位与两种测时差方法刘刚赵国庆(西安电子科技大学电子对抗研究所,西安710071)摘要介绍了时差定位以及两种测时差的方法——基于统一信号和基于统一时间的时差测量方法,并针对测量精度进行分析,最后给出GDOP仿真.关键词时差定位信号同步时间同步定位精度TDOALocationandTwoMethodsofTimeDifferenceMeasurement LiuGangZhaoGuoqing(ResearchInst.ofElectronicCountermeasures,XidianUniv.,Xi'all710071,China) Abstract:TwomethodsoftimedifferencemeasurementinTDOAlocationaregiveninthisarti cle: themethodbasedonthesignalsynchronizationandthemethodbasedonthetimesynchronizat ion. Thenthealgorithmandaccuracyoflocationareanalyzedwithformulate.GeometricDilution OfPre—cisiongivestheeffectsofthetimemeasuringprecisionintheend.Keywords:TDOAlocation;signalsynchronization;timesynchronization;locationaccurac yO引言时差定位(TimeDifferenceOfArrivalLocation)是一种重要的无源定位方法,而无源定位系统本身并不发射电磁波,完全是被动工作的,因此具有隐蔽性好的优点,对于提高系统在电子战环境下的生存能力具有重要的作用.目前在对时差定位的研究中多关注于定位算法,精度分析和布站方式,而较少关注另一个影响定位精度的重要因素: 辐射源信号到达各观测站时间的测量,即时差测量的精度问题.这在时差定位中是相当重要的.因为我们都知道电磁波以光的速度(近似为3×l0sm/s)在空气中传播,一微秒(1OI6秒)的时间测收稿日期:2005年7月11日量误差反映到距离上就是30o米的误差,可谓是"失之毫厘,谬以千里".因此,探讨时差测量的相关问题是十分必要的.当前在时差定位中通常采用两种测时差的方式:基于统一信号的方式和基于统一时间的方式. 前者是目前比较常用的方式,而后者也处在不断发展之中.本文对这两种方式进行简要介绍,作为相关研究的参考.1时差定位原理[1][2】[3】时差定位实际上是反"罗兰"系统的应用,罗兰导航系统根据来自3个已知位置的发射机信号来确定自身的位置,而时间差测量定位系统是利22电子对抗2006年第l期用3个(多个)已知位置的接收机接收菜一个未知位置的辐射源的信号,来确定该辐射源的位置. 两个观测站采集到的信号到达时问差确定了一对双曲(面)线,多个双曲面(线)相交就可以得到目标的位置,因此时差定位又被称为双曲线定位. y'///'i/tl/,/I',,'/I(1.y1),(2.J11)图I时差定位原理图如图l所示,以平面二维三站定位为例:目标71的位置为(,),),so(o,Y o)为主站,sl(l,Y1),S2(2,),2)分别为副站l和副站2.ro,rl,r2分别为目标到主站so,副站s.和副站S2的距离.距离差为Ar,i:1,2,则定位方程为:fo=(—XO)+(Y一),0){=(—)+(Y—Yi),(i=1,2)(1)【c?△￡=c?(t—to)=一ro对上式整理化简得:(0一)+(Y o—Y)Y=ki+c'△￡'ro(2)其中k去[(c?△￡i)+(o+yo2)一(+yi2)],(i:l,2),c:3XlOSm/s,解方程组即可得到目标位置.2两种测时差方式的介绍2.1基于统一信号方式的时差测量这种方法又称为基于信号同步的时差测量.通常各观测站之间的距离是固定的,各站位置坐标均精确标注,且只在主站有一个高稳定时钟,副站没有时钟.各站同时开始接收辐射源信号,分别收到辐射源信号后,副站立即将辐射源信号直接或变频转发到主站,本身则不对信号做任何处理.主站收到从副站转发的信号,并分别测量各副站转发信号的到达时间,因为已知各站间距,且可以预先估计出信号从各副站转发的延迟,所以可以测出辐射源信号到达各观测站的时间差,从而完成时差定位./\电磁淳/,I,,,/磁渡/电磁,,电磁渡/电磁渡\副图2基于统一信号方式的时差测量这种方法是目前普遍采用的方式,在工程上易行.但缺点也比较明显,首先此方法要求各观测站位置固定,必须在主副站间有可靠的直视传输路径,一般有效间距为15km,最大间距为30km, 不够机动灵活;其次需要建立专门的信号转发设备及传输通道,比较复杂;三是定位过程有两次信号检测和到达时间的误差.一次是在副站检}贝4辐射源直达信号,检测判别后才进行转发,第二次是在主站对副站转发信号的检测,才测量时间,由于脉冲的前沿是有斜率的,所以引起两次的时间误差.信号差转误差较大.2.2基于统一时间方式的时差测量这种方法又称为基于时间同步的时差测量.在这种方法中,主站和各副站均设有高稳定度的时钟,并且每隔一段时间(1s或Ims等)对一次时间(将当前时间归零),因此可认为各站是高度时间同步的,即拥有统一的时间基准.这样各站均可分别测量处理辐射源信号的到达时间,各副站只需将信号到达时间信息传递给主站即可.对于固定站,其位置可以预先精确标注;对于运动站, 目标,,电磁,,一//\///电磁渡,/电磁波\副味.(时钟1)-占(时钟2'(时钟)图3基于统一ri,JI'~il方式的时差测量总第106期刘刚,等:时差定位与两种测时差方法则在传递信号到达时间的同时还需要传递自身的当前位置.主站根据时间信启,计算时间差并计算出辐射源的位置.这种方法的优点是可以实现测量站的机动且便于展开站间距(基线),便于多站长基线组网,不必建立转发设备和专门的转发信号传输通道,只需利用已有的数据传输线路传递时间数据即可, 使用灵活.定位过程只有一次信号检测,所以时间测量误差较小.而缺点则是对各站的时钟稳定度要求非常高,若没有统一的时间基准(即各站时钟问的误差较大)的话则定位误差会很大.3精度分析及仿真[4】[5]3.1精度分析定位精度用GDOP(GeometricDilutionOfPreci—sion)来表示:GDOP:√(盯+盯)(3)式中,表示,Y方向上的定位标准差.首先对式C?AtC?(tf—t0)=r—r0,(=l,2)求微分,可得到:C?d(t—t0)=(c一c0)出+(.打一C0y)dy+:李:一亟:坐,(1,2)一一=一I,=I/J.一a—c3x一''一' :妻:一:,(l,2)一_-_一=一一.I,=1./,.一一—…=Clx--COxCly一-OOyCC2COC2Co】=Izy—yJl一一=I一2一.y—y2),一y.l—一=c-[d(tl—t0)d(t2一to)]rdY=C-dX+flXs=(CrC)Cr(dY一)(6)(CrC)一Cr=B=(22(7)Pet=FL?j=B{E[dY?dyr]+E[dXs?]}Br(8)'『2.r/t2r11[dY"dYr]=c2l,盯△.'盯△,盯,!j其中0"3(i=1,2)为第i站的时间测量误差,-2为At.与At2间的相关系数.假设站址误差各分量的标准差是相同的,即盯2I_:盯2盯]-(kokt]=[(9)E[_dY?dj+ELs?j=(盯)22=[m]22fc?盯+2盯(i=)盯1c2.+盯(≠)m=66(￡,h=l,2)=I1I'22,,,,,24电子对抗2006年第1期GDOP=厕=[笛2菁2(+b2i62j)(11)3.2仿真对于给定的布站方式,时差定位的精度主要取决于时间测量的精度和基线长度,本文分别就这两项因素对定位误差的影响进行了仿真.y\站阈夹角/剐蝴>//W152"t:;DOpf..,/一,星:薯……一-…j¨00.-:/,,,≮∥一,,0害呻㈡,,,',0j一图8三站夹角120~,时间测量误差30ns,基线长度30kin时的GIX)P图4结语仿真时令主站位于坐标原点,且对称分布(图4),副站与主站的间距为基线长度,各站的时间测量误差相同.表1为仿真中的各主要参数.表I仿真中的各主要参数三站夹时间测量误基线长GDOP图角/度差/ns度/km1803030图51803050图61801050图7l203030图8l203050图9120l050图l0图6三站夹角180~,时间测量误差30ns,基线长度50km时的GDOP图三4020.h';I)t)p,磊落i.蜉..≯;,..,,『151)lJ¨lx/kin图9三站夹角120~,时间测量误差30ns,基线长度50km时的GDOP图由仿真可以看出,对于相同的布站方式,在一定的站间距范围内(因为站间距过长反而会降低定位精度【1]),基线越长(对比图5与图6,图8与图9),测时误差越小(对比图6与图7,图9与图§图7三站夹角l8,时问测量误差10m,基线长度50km时的GDOP图图l0三站夹角120~,时间测量误差IOns,基线长度50km时的GDOP图lO),则定位精度越高.所以无论是基于统一信号还是基于统一时间的}贝4时方法,关键问题是如何延长站间距离,并提高测时精度.基于统一信号的测时方法目前可以采用通过卫星差转信号的方法来延长站间距,并通过对转发信号的相关检测来提高测时差精度;而对于基于统一时间的测时差方法来说,其核心——高稳定度原子钟,在过去一一.,§,,,■一..一一一～_i～,,...;～一一一一一一一～,敛一|q≮.三;…一总第106期刘冈0,等:时差定位与两种测时差方法25因为造价昂贵,不易维护等原因,没能使这种方法得到广泛应用.而现在得益于科技的进步,高稳定度的铯钟,铷钟等制造成本下降,体积更小,更易于存放和维护,使得这个方法可以得到更多的应用.参考文献1赵国庆.雷达对抗原理.西安:西安电子科技大学出版,1999:63—672孙仲康,周一宇,何黎星.单多基地有源/无源定位技术.北京:国防工业出版社,1996:1811863FredrikGustafsson,FredrikGunnarsson.PositioningUsing Time—DifferenceOfArrivalMeasurements.Acoustics,Speech, andsiProcessing,2003.Proceedings(ICASSP'03),2003 IEEEInternationalConferenceOnV olume6,6—10April2003Page(s):VI一553—64杨林,周一宇,孙仲康.TDOA被动定位方法及精度分析.国防科技大学,1998;20(2):49535潘琴格.无源系统测向及时差频差联合定位方法研究.西安:西安电子科技大学硕:f=毕业沦文,2004:1723作者简介刘刚(1980一),男,2003年毕业于西安电子科技大学,电子信息工程专业.现为西安科技大学电子工程学院电路与系统专业在读硕士研究生,从事电子对抗方面研究.赵国庆男,教授,西安电子科技大学电路与系统学科博士研究生导师,校学术带头人,信息技术系主任,电子对抗研究所所长,是总装备部综合电子战专家组成员和国防973专家组组长,电子对抗学会委员,《电子对抗》杂志编委,"电子对抗"国防重点实验室学术委员.跃期从事电子对抗系统的理论与工程实践技术研究,主持和参加完成863,973,国防预研和基金项目40余项,着有国家级重点教材《雷达对抗原理》.俄罗斯重视电子战部队建设据俄罗斯国防部可靠消息称,俄罗斯武装力量中将很快增加一个新的兵种或者特种司令部——电子战部队或者电子战司令部.目前提交高层军政领导讨论该问题的所有文件都已经准备好.俄罗斯武装力量中现有三个独立的兵种:战略火箭兵,航天部队和空降部队.二十世纪下半叶的军事实践证实了一个无可否认的事实:电子战已经从一种作战保障形式变成一种极具特色的或者作战效果极其显着的作战形式.据专家统计,使用电子部队和武器,使陆军部队的作战潜力提高了2倍,空军的损失降低了三分之一至二分之一,战舰的损失减少了三分之二.目前俄罗斯电子战装备有能力侦察到敌方的电子目标,精确判定其位置,并将其消灭,并在同时对己方同类系统提供有效防御.装备现代化电子战装备的部队能够实施猛烈的电磁打击.从其与敌方武器和装备作战效果来看,完全可与使用大规模杀伤性武器的效果相媲美.据俄国防部提供的消息,新军种将用于在太空,空中,陆地和海上的对敌作战,并为国家重要目标和己方军队提供防御.俄罗斯认为,建立这支部队是完全符合逻辑的,美国的电子战部队早就已经存在了,俄罗斯当然不能落后.俄军目前已经拥有电子战部队,该部队由总参谋部电子战部指挥.一些专家将这些部队称为特种电子部队,因为这支部队完成一些特殊的任务,其工作和部署地点完全保密.五角大楼早就意-/Z$4了电子战的重要性,其叫法也不是模糊的"电子战作战",而是更加准确的"电磁战争".美军电子战部队也比俄军电子战部队在国防部的地位高.目睹美军电子战部队在最近的几次局部战争中所发挥的重要作用之后,俄军也加强了对电子战部队的重视.虽然目前俄军可以进行独立的电子战演习,但据专家估计,还不具备大规模使用专用电子装备的能力.主要原因是部队基础设施少,物质保障不足,因而发展很受限制.目前俄罗斯军方部门已经计划采取措施,将俄军的电子战水平提升至与美军对等.俄罗斯一位领导人指出,俄政府将改组军工企业,以便形成生产电子战装备的企业体系.当前的首要任务是研制出新型有效的电子战设备,例如能够精确判定恐怖分子在地形复杂区域的基地的坐标的设备等.另外,也在期待工业部门生产出使用新物理原理的电子战武器.例如作战半径不限的量子发生器,这些武器可以在几百千米的高度上摧毁敌方飞机,舰艇,战车上的电子设备.这在目前听起来像是天方夜谭,但专家认为在近几十年这将成为现实.(肖霞提供)。
时差定位模型与定位精度分析
时差定位模型与定位精度分析16易云清,徐汉林,沈阳时差定位模型与定位精度分析电子信息对抗技术?第25卷2010年5月第3期中图分类号:TN971.1文献标志码:A文章编号:1674—2230(2010}03—0016—05 时差定位模型与定位精度分析易云清,徐汉林,沈阳(信息综合控制国家重点实验室,成都610036)摘要:讨论目标的定位精度通常只关心接收站的几何配置,而忽略定位求解模型的选择;通过对定位模型与定位精度之间依赖关系的深入研究,具体分析较少接收站情况下不同定位求解模型对目标定位误差的影响,给出了时差定位体制下几种不同的定位求解模型,并指出多点定位工程应用中模型选择应注意的问题以及解决这一问题的可行性思路.关键词:多点定位;时差定位模型;定位精度;误差分析AnalysisofTDoALocationModelandLocationPrecisionYIYun-qing,XUHan—lin,SHENY ang(NationalInformationCon~olLaboratory,Chengdu610036,China)Abstract:Dealingwithlocationprecisionoftarget,muchattentionisputonsensorallocation whilelocationalgorithmmodelisalwaysignored.Effectoftargetlocationerroratfewersensorsisan alyzed underdifferentlocationalgorithmmodelsthroughstudyingrelationbetweenlocationalgorit hmmodelandlocationprecision.Severallocationalgorithmmodelsareproposedintimedifferenceofa rrival(TDOA)locationsystem,andthemainquestionswhichshouldbenoticedandtheviablesoluti onisalsogivenatmodelchoiceinmultilateration(MLA T)project.Keywords:muhilateration;TDOAlocatingmodel;locationprecision;erroranalysisl刖菁多点无源时差定位技术已在军事,民用等各个行业中得到广泛应用,多点定位技术已从基本的三站时差向多站,多站组网技术发展l】,.随着网络时代的来临,军事应用中的防空网,民用中的无线手机蜂窝定位,民航场面监视/航路监视系统等都面临着对时差定位技术更深层次的开发和应用.工程应用中,首先面临的是时差定位体制和技术途径的选择.时差定位的单元数量为3个或3个以上的接收站_2—41,时差提取可以是各站时间同步和协同转发同步两种方式.定位求解过程通常要确定接收主副站,为了简化定位模型,坐标系原点选在主站,从而构造一系列副站相对主站的距离差方程,获得目标求解l5...文献[1]通过时差定位误差的分析,描述了一种适于工程分析的最大定位误差计算的工程算法;文献[2]分析了提高时差定位精度的分区域定位的方法,并具体论述了区域组网与越区切换等主要问题的实现方案.定位误差是描述定位精度性能的参考指标,本文基于工程中不同定位求解模型对定位精度的不同程度影响,详细分析了几种不同的定位求解模型在不同区域处的定位误差分布情况.2时差定位模型分析求解定位目标首先是构造定位方程,即使是接收站几何关系固定的三站时差定位系统中,主站就存在三种选择,时差定位方程并不唯一;存在收稿日期:2009—09—25:修回日期:2009—10—27作者简介:易云清(1985一),女,硕士研究生;徐汉林(1964一),男,研究员;沈阳(1984一),男,助理工程师.电子信息对抗技术?第25卷2010年5月第3期易云清,徐汉林,沈阳时差定位模型与定位精度分析17更多接收站时,主站的选择就更为多样化,并且可以设置有主站和无主站的情况,特别是在多点分布式冗余组网情况下还可能是有多个主站.文中对目标的定位误差以圆概率误差来描述,为了简化问题,这里仅考虑存在时差测量误差时不同定位模型对定位精度的影响.三站和四站是工程中两种典型的形式,本文下面重点以这两种情况为研究对象.2.1三站时差定位模型三站时差定位体制下的定位方程为两个独立的双曲线方程,求解该定位方程可实现目标二维平面定位.本节研究在接收站相同的几何配置下,接收主站选择的不同对最终定位精度的影响.图1和图2分别为同一配置下设置不同主站所产生的几何关系示意.,y.)/).0卢'\,\(by3)图1主站位于中间.两副站置于两边参考图1,选择主站.s在中间,副站分别在主站两边,令这种几何关系为模型1.设目标在圆点0处,三个接收站的位置分别为s1(1,Y.),S2(2,Y2),S3(3,Y3),目标点到接收站的距离为r1,r2,r3,时差为△2l,△f31.有如下定位方程:r2-r1=c~t2:㈩对于集中式时差处理定位系统,可令路径差测量的标准误差为,接收站的站址标准误差为,对应的目标到主站与到两副站连线的夹角为a,t3(o≤a,丌),如图1所示,则定位误差表达式为:(sina+sin)(+)+sina+sinf1)2[sina+sin/3一sin(a+)][(1一COSd)+(1一cosp)](+)+(cosa—cosf1)2p[sina+sinfl—sin(a+)]圆概率误差为:R印=0.75=儿3一cos—cosfl—cos(d+)J盯+6—$1nsinsind+一口+J不考虑站址误差,仅考虑时差测量误差,则定位误差表达式可简化为:~1.06r(2)由以上的定位误差表达式可以看出,最终对目标的定位精度将归结为目标相对于三个站的几何位置,即目标到主站和副站之间连线的夹角.但在同样的几何条件下,我们可以有另外的选择,参见图2,主站选择在模型1的Js2位置,副站位于主站同一边时,重新命名各站,可以发现同样的几何配置,夹角却发生了变化,如图2所示. 2,Y2)x3,y3)图2主站位于边上,两副站置于同一边参考图2,选择主站在边上,副站在主站的同一方向上,令这种几何关系为模型2.定位方程表达式同式(1),求其误差有:,(sin2a+sin2fl)(+)+(sina一sinfl).一[sin/3一sina+sin(a一)][(1一COSa)+(1一cosfl)](口+口)+一2一!!:二!!:!一[sinfl一sina+sin(a一)]则圆概率误差为:R印=0.75√+2y=1.06__-^/(2一COS~t—c.s卢)}Isinfl一sina+sin(a一)l不考虑站址误差,则定位误差表达式简化为:.63)相同配置下,图2中的a,角与图1中的a,角存在如下关系:l8易云清,徐汉林,沈阳时差定位模型与定位精度分析电子信息对抗技术?第25卷2010年5月第3期=,I9=a+l9将以上关系代入(3)式,得:等(4)比较式(2)和式(4),分母相同,分子不同,一般条件下不相等.经过分析,两式之间存在如下关系:*0s≤丁c/2时,cos/?>cos(a+J8),(2)式值小于(4)式,此时选择中心站在中间,副站分别位于中心站的两边定位精度较高,即模型1的定位效果更好;*当7c/2<J8s丁【且2兀一2J8<丌时,cos/?<c0s(a+),(2)式值大于(4)式,此时选择中心站在边上,副站位于中心站的同一方向上定位精度较高,即模型2的定位效果更好.当目标较远时,第一种情况很容易满足,这也是为什么在工程中常选择主站位于副站中间的原因;当目标分布在站内区域时,第二种情况常会发生,这时选择主站位于边上所得的定位精度更高.2.2四站时差定位模型与三站时差二维平面定位不同,四站以及四站以上的时差定位可以获得目标三维定位.典型的四站几何配置有Y型,T型,四边形等;且针对不同几何配置,可存在多种方程组合.四站时差定位几何关系如图3所示.图3四站时差定位几何关系参考图3,T为目标位置,sI,s2,3,4分别为四个接收站的位置.以s为主站的定位方程有:无主站的定位方程:(6)中=[萎蚕],A=[兰兰],B=[三],.¨一'.—一一'一'.z一'.:一'一■'.,一'.z一's一=『'…董日甥,:■一■:■一一'.__一'.一'.z:一'(5).,z.=一,,—X4—X3,Y—Y4Y—Y3..一'.s.一'1,3234l以===l23rrr一一一234rrr,_I_IIJ【1●_I【234;ll:=rrr一一一234rrr●●●●●●Jf1●●●【电子信息对抗技术?第25卷2010年5月第3期易云清,徐汉林,沈阳时差定位模型与定位精度分析19X=A一B(8)不同主站模型对目标定位时的定位精度影响可参照三站定位模型分析方法,这里不再详叙.3仿真实验分析与前面的理论推导对应,在本仿真实验中,仅考虑相互独立的时差测量并令时差测量的标准误差均为10ns,对三站和四站时差定位情况下的定位精度分布进行仿真实验.3.1三站时差定位仿真在三站的仿真实验中,评价定位精度的测度均采用圆概率误差,参见(2)及(4)式.为了更直观地看清误差分布,设置相对误差:r=R/R,其中…为圆概率误差,尺为目标到中间接收站的距离.对模型1和模型2情况下的定位精度分布进行仿真,设接收站及目标位置坐位单位均为千米.实验1设三个接收站分布于一直线上,且三站位置坐标分别为(一30,0),(0,0)及(30,0),如图4所示.站l站2站3图4接收站在同一直线的几何配置仿真选择站2为主站即接收主站位于中间,两副站分别位于主站两边的模型1情况;以及站1为主站即接收主站位于边上,两副站位于主站同一方向的模型2情况下的误差分布如图5所示..,m(a)模型1的情况}:nl(b)模型2的情况图5相对误差的百分比分布图比较图5中(a)与(b),显然,在此几何关系中模型1的定位精度更高,定位效果更佳.实验2接收站不在一条直线上,且三站位置坐标分别为(一150,100),(0,一100)及(150,一50),如图6所示.站1站2图6三站不在同一直线的几何配置仿真选择站2为主站即接收主站位于中间,两副站分别位于主站两边的模型1情况以及站1 为主站即接收主站位于边上,两副站位于主站同一方向的模型2情况下的误差分布如图6所示.比较图7中a)与b),在此关系中,模型2的定位精度更高,定位效果更佳.(a)模型1的情况驺有则20易云清,徐汉林,沈阳时差定位模型与定位精度分析电子信息对抗技术?第25卷2010年5月第3期(b)模型2的情况图7相对误差的千分比分布图分析实验1,2,可以看出,当目标较远时,选择模型1定位精度更高;当目标分布在站内区域时,模型2的定位效果更好,这与2.1中的理论分析相符.3.2四站时差定位仿真在四站三维时差定位仿真实验中,位置单位为千米,目标的高度为1千米.利用(7),(8)两式所得的目标位置误差进行仿真实验,为了简化问题,这里只讨论目标位置误差在平面上的投影实验3当接收站为Y字型布站时,令各站的位置坐标分别为:(0,一3O,0),(0,0,0),(一30, 30,0),(30,30,0),如图8所示.仿真时以站2为主站即接收主站位于中间,副站分别置于主站周围位置的模型1情况;以站1为主站即接收主站位于边上,副站均置于主站同一方向的模型2情况以及选择无主站情况下的误差分布.站3站4站1图8四站Y字型分布几何关系仿真结果如图9所示.比较图9中f1)与b)得,在Y字形布站下选择模型2的定位精度高于模型1;比较a),b)以及c) 可得,所选择的无主站形式所得的目标定位精度优于前两种有主站的.(a)模型1的情况(b)模型2的情况-./10^05声;2,一—a7Okln(c)无主站以ll,l2,l3为基线的情况图9平面圆概率误差图4结束语在三站定位中,当目标较远时,选择主站在中间两副站置与两边的定位模型,定位精度较高,而当目标在站内区域分布时,应选择主站在边上,副站置于主站同一边的定位模型;在四站Y字型布站时差定位中,选择合适的无主站的定位精度优(下转第38页)38张成伟,高扬直升机载雷达电子战系统面临的作战环境及发展趋势电子信息对抗技术?第25卷2010年5月第3期之路根据前述直升机威胁雷达环境分析,若要在一架直升机上内装微波,毫米波的全频段全向雷达于扰系统,其重量和耗电是直升机(特别是整机重量只有几千公斤的武装直升机)难以承受的;在绝大部分训练和作战时间内,这些内装的全向全频段雷达干扰系统将大大减小武装直升机的有效武器载荷,不是增强反而有可能降低了直升机的战场生存力.外军一般根据不同直升机的作战使用特点,有针对性地装备内装与外挂相结合,与作战规划相关的干扰设备.如美军多型直升机装备的AN/ALQ一211系列干扰机,在不同时期和不同机型上装备的干扰机频段不同,在"山猫","海王"等部分直升机上还装备了AN/ALQ一167V干扰吊舱,实现噪声和欺骗干扰.*先进的设计和制造工艺是装备小型化的基础总体说来,目前对直升机(特别是武装直升机)雷达电子战系统设计最大的限制条件就是体积和重量要求极度苛刻.随着技术的进步,特别是新材料,新工艺,微波集成技术及专用集成电路等技术的飞速发展,大幅度降低直升机载雷达电子战系统的体积,重量和批产成本是完全有可能的.5结束语通过阿富汗和伊拉克的战争实践,表明了直升机对于战争成败已具有举足轻重的作用,以美国为首的世界军事强国在直升机电子战系统的投人非常巨大,自2003年至2008年的5年间,美国陆军在直升机电子战系统方面的总投资已超过24.5亿美元,可见陆军航空兵直升机载雷达电子战系统的未来市场前景是非常广阔的.参考文献:[1]文裕武,温清澄.现代直升机应用及发展[M].北京:航空工业出版社,2000.[2]杨献军.地空导弹武器系统概论[M].北京:国防工业出版社,2006.[3]倪先平.直升机手册[M].北京:航空工业出版社, 2OO3.(上接第20页)于有主站的情况.通过理论推导和误差仿真实验结果都可以看出,定位模型对定位精度有较大影响;在多点定位系统中,可能会同时出现较多的冗余接收站,可根据最优模型进行解算,以获得较好的定位结果.在实际工程中,目标位置是未知的,因此无法一开始就选择最优模型,但可以根据测量时差值的分布情况粗略确定目标区域,即建立模型与时差对应表,查表获得模型选择.参考文献:[1]高海舰,李陟.多站组网时差测量定位精度算法研究[J].系统工程与电子技术,2005,27(4):578—581.[2]苗强,吴德伟,毛玉泉.多基站无源定位技术在区域定位网络中的应用[J].现代雷达,2007,29(8):12—14.[3]孙仲康,周一宇,何黎星.单多基地有源无源定位技术[M].北京:国防工业出版社,1996.[4]张正明.辐射源无源定位研究[D].西安:西安电子科技大学,2000.15JCHANYT,HOKC.ASimpleandEfficientEstimator forHyperbolicLocationlJ].IEEETransonSignalPro—cession,】994,42(8):1905—1915.16JHOKC,LUXiao.ning,KOV A VISARUCHL.Source LocalizationUsingTDOAandFDOAMeasurementsinthe PresenceofReceiverLocationErrors:AnalysisandSolu—tion[J].IEEETransactionsonSignalProcessing,2007,55(2):684—696.17jTORRIERIDJ.StatisticalTheoryofPassiveLocationSys—tems【JJ.IEEETransAerospElectronSyst,1984,20 (2):l83—198.[8]王瀚,钟丹星,周一字.不规则布站时差定位系统定位精度分析[J].现代电子技术,2007(7):19—21,24.[9]杨政.提高时差定位精度的方法[J].电子信息对抗技术,2007,22(4):9—11,53.[10]胡来招.无源定位[M].北京:国防工业出版社,20o4。
无源雷达布站对定位精度的影响分析
关键词 ： 无 源 雷达 ； 站 ； 布 定位
中图分 类 号 ： ＴＮ ５ ． ８ ＴＮ９ １ ９ ８９ ； ７
文 献标 识码 ： Ａ
Ａｎ ｌ ｓ ｓｏ ｏ ａ ｉ ｎ ａ ｃ ｒ ｃ ｆ ｅ ｔ ｄ ｂ ａ ｓｖ ａ ａ ｒ ａ ｅ ｅ ａ ｙ ｉ ｆ ｌ ｃ ｔｏ ｃ ｕ ａ ｙ ａ ｆ ｃ ｅ ｙ ｐ ｓ ｉ ｅ ｒ ｄ ｒ ａ ｒ ｎｇ ｍ ｎｔ
扰 能力 值得 怀疑 。
２ ２ 定 位 方法 ． 日前无 源雷 达 系统 采 用 的 定 位方 法 有 多 种 ， 纳 归
手段 。本 文在 介绍 无 雷 达 的工作 机 理后 着重讨 论 了
布站方式 和 布站误 差 对定位 精 度 的影 响 。
起来 有 ： （ ） 达时 差 （ ＯＡ） 位法 ， 称为 双 曲线 定 位 １到 ＴＤ 定 又
存 。在 以有 源雷 达 为主要 探 测 系统 的地 面防空 警戒 系
站接 收信 号 的时 间差 和 到 达 角 ） 经 信 号 处 理 后 ， 成 ， 完 目标 的定 位与跟 踪 ［ 。 ２ ］ 根 据 探测 目标 信 号 的类 型 ， 以将 无 源 雷 达 分 为 可 两大类 ： 一类基 于 目标 自身辐 射 的 信 号 ， 括 雷 达 、 包 通 信 、 扰 和热量 等 ； 干 另一 类 基于 探测 目标反 射周 围电磁 信 号 ， 雷达 、 播 电视 、 星 通信 和移 动 通信 信号 等 。 如 广 卫 基于 目标 自身 辐射 信号 的无源 雷 达 的突 出优点 是 作用 距离 不受 雷达 截 面积 影 响 ， 备 较 强 的 信号 适 应能 力 具
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第２ ２卷第 ６期
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第１１卷第４期重庆科技学院学报（自然科学版）２００９年８月
无源雷达时差定位方法研究
曾毅
（重庆大学，重庆４０００３０）
摘要：用民用蜂窝基站发出的信号作为信源，对目标所反射的蜂窝信号进行接收处理，利用到达时间差定位方法，可以实现对目标的定位。
基于蜂窝通信系统的无源雷达尤其适合探测超低空飞行目标，克服了传统雷达存在超低空探测“盲区”的缺陷，具有优良的远程预警能力。
关键词：无源雷达；到达时间差；定位
中图分类号：ＴＮ９７１文献标识码：Ａ文章编号：１６７３—１９８０（２００９）０４－０１４０－０３
现代高科技战争中电子干扰日益复杂，雷达的
抗干扰、抗低空突防、抗反辐射导弹和抗隐身（简称
“四抗”）能力是研制新体制雷达的重要目标。
传统的
有源雷达通过自身定向辐射出的电磁波照射目标．
然后接收回波来实现对目标的跟踪和定位。
有源雷
达发射的电磁波一旦被敌方发现和定位。
就会暴露
自己而遭到敌方摧毁。
无源雷达自身不辐射电磁波。
它是通过天线接收来自目标辐射源的卣射波和外部
辐射源辐照目标后形成的反射波或散射波携带的信
息（包括多普勒频移、多站接收信号的时间差和到达角等）完成目标的定位和跟踪，有低截获概率特性。
国外很早就启动了无源雷达研究工作，在专用无源雷达的研究和装备方面．很多国家已经研究和部署了用于实战的无源雷达系统。
目前技术成熟且用于部队装备的有俄罗斯的“ＭＣ５—９０系统”。
捷克的“塔玛拉”（ＴＡＭＡＮＡ）系统和“ＶＥＲＡ—Ｅ”系统。
以色列的“ＥＬ，Ｌ＿８３８８”对空早期预警系统等。
我国在２０世纪８０年代初才开始进行无源雷达的理论研究。
１系统结构
利用时差定位的无源雷达系统由蜂窝基站和无源蜂窝雷达两部分组成，系统结构如图ｌ所示。
１．１蜂窝基站
负责发射进行探测所需要的电磁波信号。
蜂窝基站一般处于固定位置。
特殊情况下也可采用应急措施实现蜂窝基站的机动。
图１无源雷达系统组成
１．２无源蜂窝雷达
无源蜂窝雷达负责接收超低空飞行物反射回来的电磁波信号。
获取定位算法所需要的ＴＯＡ／＇Ｉ’ＤＯＡ值．是系统进行探测和定位的执行单元。
蜂窝雷达在接收信号时采用智能天线技术，并具有可调节的动态范围和多通道接收能力。
无源蜂窝雷达的工作过程可分为四步：（１）超低空飞行物进入蜂窝雷达系统的探测区域；（２）多个蜂窝基站发出的电磁波信号到达超低空飞行物后被反射回来；（３）多个蜂窝雷达接收反射信号．检测反射信号的ＴＯＡ值，获取定位所需数据：（４）蜂窝雷达所获取的检测数据通过地面网络传送至远处的网关，网关通过运行匹配识别算法和定位算法．得到超低空飞行物的方位、方向、飞行轨迹等信息。
２基于ＴＤＯＡ的定位算法
我们假定有朋个接收机，且和信源同在一个平
收稿日期：２００９—０ｌ—１０
作者简介：曾毅（１９８０一），男，重庆璧山人，重庆大学通信工程学院在读硕士研究生，研究方向为新体制无源雷达定位方法。
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无源雷达时差定位方法研究
作者：曾毅， ZENG Yi
作者单位：重庆大学,重庆,400030
刊名：
重庆科技学院学报（自然科学版）
英文刊名：JOURNAL OF CHONGQING UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCES EDITION)
年，卷(期)：2009,11(4)
1.范平志;邓平;刘林蜂窝网无线定位 2002
2.田孝华;廖桂生面向CDMA蜂窝网的无线定位技术[期刊论文]-电子学报 2005(12)
3.甄杰;张淑芳蜂窝移动定位系统定位精度提高算法的研究进展[期刊论文]-电讯技术 2004(06)
4.田孝华DS-CDMA蜂窝网中无线定位与参数估计技术 2003
5.顾杰;何芳;华云基于民用移动通信网络的目标探测[期刊论文]-现代雷达 2005(12)
6.Bezousek P;Schejbal V Radar Technology in the Czech Republic 2002(02)
本文链接：/Periodical_cqsygdzkxxxb200904047.aspx。