基于同時多批目標的未知電臺反演定位

顧曉婕，鄭 恒

（中國電子科技集團第三十八研究所，安徽 合肥230088）

0 引言

外輻射源雷達可以在惡劣電磁干擾環境下，接替有源雷達，獨立承擔重點方向、重點地區的作戰任務，為防空預警系統提供不間斷的空情保障。它實際是一種特殊體制下的雙／多基地非合作雷達系統，其發射站一般為位置明確的民用廣播發射臺或戰時自主廣播發射臺［1-2］。電臺數據庫作為外輻射雷達的重要組成部分，它的建立是根據外部公開信息調研、實地勘察而不斷補充的。但是，在裝備的日常長期使用和機動作戰時會出現新的輻射源，一般在無準確位置信息時，需要根據ADS-B信息和其他已知準確位置的電臺，進行未知輻射源位置的反演定位。反演定位既可以實時計算，逐漸遞歸；也可以事后處理，獲得輻射源位置數據，是外輻射源數據庫維護的一項實用功能［3-5］。

本文針對1未知發射電臺、1已知發射站和1 已知接收站組成的T2R 系統，根據接收站測得的距離和信息，使用同一時刻多批已知目標提出一種顯式迭代的定位算法，使用此算法對未知發射臺的定位精度可達1%CEP。

1 已有電臺數據庫

通過長年數據積累和多種渠道收集，我們獲得了較為完善的中國及周邊主要地區的調頻廣播臺、VHF-1段電視臺數據，并建庫。數據庫包括：1）中國大陸的調頻廣播電臺數據、電視1～4頻道電臺數據；2）中國臺灣地區調頻廣播電臺數據、VHF低端電視頻道電臺數據；3）朝鮮、韓國調頻廣播電臺數據、VHF低端電視頻道電臺數據。如表1所示。

數據庫內容條目包括各臺的發射頻率（MHz）、電臺名稱、地區、省份、信號制式、發射功率、輻射方向、極化、發射地點經緯度、發射臺高度（部分）等信息［6-7］。

表1 當前電臺數據庫數量

2 定位原理及建模解算

在獲得初步的位置信息后，系統能夠通過以下手段反演其位置。

1）通過空中目標的位置，借助標準值，直接反推輻射源位置。

由于空中存在大批民航目標，系統為校準內部誤差配備有民航數據接收設備，能夠實時獲得空中民航目標GPS 位置，通過多批目標解算外輻射源的精確位置。

2）己方發射站和接收站位置已知，根據空中目標，反推未知輻射源位置。

當己方發射站和接收站位置已知時，可將另一外來電臺作為未知發射站，根據接收站測得的距離和信息，使用同一時刻多批已知目標或不同時刻同批已知目標，根據相應的定位算法計算出未知發射臺的位置。

對于第一種情況使用多圓交叉定位即可獲得未知發射源的位置，因此，本文將針對第二種情況進行研究。

設T2R 系統如圖1所示，接收站位置已知為（x0，y0）；發射站1位置已知為（x1，y1）；發射站2位置未知（x2，y2）待求解；空間存在多批目標，系統通過接入的其他技偵信息或民航數據，可以提供每一時刻自身精確的位置信息（xti，yti）；r0i表示目標i 到接收站的距離；r1i，r2i分別表示目標i到發射站1和發射站2的距離；rsi表示目標到接收站和發射站之間的距離和。ΔTi表示發射站信號經過不同路徑到達接收站的時間差。則有：

圖1 輻射源位置反演定位原理

輸入參數：接收站位置（x0，y0），發射站1 位置（x1，y1），目標位置（xti，yti），測量距離和rs1和rs2。

解算參數：發射站2位置（x2，y2），基線長度L2。

當3批以上的目標同時被T2R 系統發現時，可用以下方程完成對發射電臺2的定位：

將式（2）寫為如下線性方程：

式中，

上式表示的方程構成了一個非線性方程組。為了求解這個方程組，首先將L2看作是一已知量，發射站位置由下式決定：

記：

目標估計位置為：

式中，

將式（5）代入L2表達式中，有：

式中，

將求解得到的L2代入公式（6）中可將目標位置（x2，y2）求解出來。

3 實驗論證

通過構建的1未知發射電臺、1已知發射站的雙源定位實驗平臺，驗證本文提出的定位處理方法。已知發射站1位于（10km，22km），接收站位于（0，0），一定空域內同時出現的三批目標T36、T96 和T154 的位置信息由技偵提供。根據每一時刻同時出現的三批目標對未知反射站2進行定位。實驗部署和飛機航跡如圖2所示。

圖2 實驗部署與采集的同時三批飛機航跡

圖3給出了全部仿真時長內每一拍的未知發射站2的位置估計分布，可以看出，估計誤差呈收斂趨勢。

圖3 未知站位置估計分布

圖4和圖5分別給出了未知發射站2的x、y 位置誤差曲線和絕對誤差曲線，其中x、y 方向的誤差均值為-0.1962m 和-0.5392m；圓 位 置 誤 差 為15.8613m?？梢娢恢迷炊ㄎ痪仍?0m 以內，精度優于1%CEP，滿足工程應用需求。

4 結束語

圖4 兩維誤差曲線

圖5 位置絕對誤差曲線

本文給出了一種基于同時多批民航目標的位置發射站定位方法，此方法為外輻射源裝備的有效應用和優化完善提供了良好的技術手段，是外輻射源數據庫維護的一項實用功能。此外，該方法通過求解顯式方程，提高了對位置發射站的定位精度，算法簡單易行，充分滿足了實時性需求?！?/p>

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［6］GY／T220.1-2006.移動多媒體廣播第1部分：廣播信道幀結構，信道編碼和調制［S］.

［7］GB20600-2006.數字電視地面廣播傳輸系統幀結構、信道編碼和調制［S］.