無源定位技術的發展運用

【摘要】無源定位是現代的重要搜索技術只需要單純地接收電磁波信號，并根據實際情況進行分析即可，作用距離遠、具有隱蔽性好。目前無源定位技術中有很多的方法，如頻率定位（FM）、到達時間（TOA）定位、測向（DOA）定位、方位-到達時間（DOA-TOA）聯合定位、測相位差變化率和測多普勒頻移變化率定位等。

【關鍵詞】無源定位發展運用

無源定位是相對于有源定位而言的，是指發射電磁波進行主動的搜索，這也是傳統雷達工作的主要原理。而到了無源定位之后探測定位系統已經不需要再發射電磁波了只需要單純地接收電磁波信號，并根據實際情況進行分析即可，作用距離遠、具有隱蔽性好，就可以獲得目標的位置和運動狀態等信息。無源探測定位系統完全是處于被動的工作方式，無源定位系統中按照系統所接收電磁波的輻射源不同可以分為兩類，一類是導航中常用的識別、探測、定位和跟蹤運動目標，另一類中通過接收被探測目標輻射源的電磁信號對其定位和跟蹤，其廣泛運用在如測控、航天、航空、航海等各個領域，并發揮著突出的作用。

無源定位系統可以分為兩類，單站無源定位和多站無源定位。多站無源定位顧名思義要比單站無源定位存在著很多的觀測平臺，以雙站、三站和四站為多，而且這些單位之間都是存在著聯系的，一般會采用時差定位、方位信息關聯等技術。單站無源定位即只利用單個觀測平臺對目標進行無源定位。從原理上看，單站采用的是幾何學原理定位和運動學原理測距，能夠在非線性濾波技術的輔助下對目標進行精度定位跟蹤。多站無源定位往往是通過多個觀測平臺同步觀測，從幾何學的角度進行分析就是利用多條定位曲（直）線的匯聚來實現目標定位，首先需要將所有的信息集合起來，在進行分析。單站無源定位相對于多站而言，隱蔽性強、資源少具有機動性，但是獲取的信息量相對較少。

目前無源定位技術中有很多的方法，如到達時間（TOA）定位、測向（DOA）定位、方位-到達時間（DOA-TOA）聯合定位、測多普勒頻移變化率定位等。

測向定位技術是無源定位系統中較為成熟的和使用得較多的方法，這種技術工作的基本原理是三角測量法，僅利用方向測量信息來確定未知目標的位置。不同位置的觀測平臺，對固定目標定位時運用交叉定位，但是并不能適用于所有的情況，在很多時候，“交叉”無法實現，因為目標也是在運動，這個時候就需要利用已知位置的地面輻射源，或對陸地或海面航行載體進行導航定位，這種技術數據量小，只需要測向和觀測平臺自身位置數據，但是實際應用中容易出現陷入局部極小點的情形，但是其實用性也是經過了檢驗的。

到達時間定位技術也被稱為雙曲線定位法、反羅蘭法和測時差定位法，其主要的原理是測量目標輻射信號到達兩個探測平臺的時間差來完成定位工作。而且為了分析輻射信號的到達時間，需要建立4個接收站，要做到這些，必須對輻射信號的時間特征進行精確的抽取和計算，從而獲取目標的速度信息和距離信息，進而獲取目標的空間位置信息。

觀測平臺和目標之間往往會存在著相對運動，這樣就導致目標輻射源實際信號的頻率與觀測平臺接收到的信號頻率與之間會產生偏差，為了解決這個問題多普勒頻移技術就出出現了，其實它也是一個觀測平臺位置、目標輻射源位置和觀測平臺運動狀態的函數，此偏差的大小與目標和觀測平臺之間的相對速度成正比。對于位置固定、發射頻率固定的目標，若其輻射頻率（載頻）已知，只要觀測點不是總在徑向上，對勻速運動的觀測平臺，通過三次以上的測量可以實現定位。對于運動目標，在跟蹤過程中為保證其可觀測性，必須使觀測平臺作機動運動，和傳統測向定位一樣，而且誤差和估計精度依賴于觀測平臺的機動特性。

目標輻射源可以分為脈沖和連續波兩種，對于連續波目標信號存在的不間斷性問題是不適合使用到達時間定位技術，一般會選擇使用多普勒頻移定位和測向定位。一般的脈沖目標，可以使用沖信號的波達角和脈沖到達時間的測量數據來進行分析定位。但是一些情況下，一些情況下目標發射的脈沖串具有恒定脈沖重復周期，這樣就使得觀測平臺器和發射脈沖信號時之間的距離改變了，脈沖傳播時間會相應變化，通過觀測平臺測得的TOA，依據DOA和TOA信息中就可以提取目標的運動狀態信息，利用這些信息就可進行定位。

總之，目前的很多技術如到達時間定位、單站測向定位、多普勒頻移定位的研究已基本成熟，但是并不能保證絕對的有效，更多時候還是依賴于實際測量設備測量能力的提高。比較經典的方法蘇日安顯得比較落伍，但是在新的算法涌現出來的情況下，其在實用性和精度上不斷改進，仍存在許多方面有待探索。

參考文獻

[1]曼青.無源雷達的狀況及我們的思考[J].雷達干擾，2000，9：158-163.