【畢業(yè)學位論文】（Word原稿）運動狀態(tài)下的無源定位偵測技術

目 錄 中文摘要 . 錯誤 !未定義書簽。 . 錯誤 !未定義書簽。 第一章 緒 論 . 1 課題研究的背景與意義 . 1 源定位的歷史及現(xiàn)狀 . 2 文的主要研究內容 . 3 第二章 純測角定位方法研究 . 5 言 . 5 站定位解析算法 . 5 位誤差分 析 . 7 站純角度定位算法及誤差分析 . 10 位模型分析 . 10 差分析 . 11 位誤差仿真 . 12 站交叉測向定位誤差分析 . 12 站交叉測向定位誤差分析 . 16 站 3角度和 4角度定位誤差對比 . 17 假輻射源的識別 . 17 章小結 . 19 第三章 測時差定位方法及布站分析 . 21 言 . 21 差定位算法 . 21 . 22 . 23 有效性分析及異常值分離 . 24 差的測量 . 24 度分析 . 27 位誤差及布站對精度的影響 . 29 間同步控制方法 . 34 徑問題及應對辦法 . 36 章小結 . 37 第四章 測角測時差聯(lián)合定位 . 38 言 . 38 位方法分析 . 38 位精度分析 . 39 果仿真 . 41 章小結 . 44 第五章 運動狀態(tài)下的無源偵測技術 . 45 言 . 45 位方法分析 . 45 動觀測站對虛假目標的識別方法簡析 . 48 章小結 . 49 第六章 總結與展望 . 50 文工作小結 . 50 來發(fā)展展望 . 50 要進一步完善的工作 . 51 參考文獻 . 53 在學期間的研究成果 . 55 致 謝 . 56 蘭州大學碩士研究生學位論文 分布式無源雷達偵測技術研究 1 第一章 緒 論 課題研究的背景與意義 21 世紀 的 一個顯著特征是高新科技在各個領域的廣泛發(fā)展和深入應用。這些技術成果在極大改變人們生產生活的同時，也 深入地改變著傳統(tǒng)的軍事格局 。從上個世紀到現(xiàn)在 的 近幾十年發(fā)生的一些局部戰(zhàn)爭可以看出： 現(xiàn)代 戰(zhàn)爭 的一個突出特點就是 “電子戰(zhàn)” 1，即爭奪電磁 領域內的主動權。 “電子戰(zhàn)” 的核心意義就是偵察與反偵察，即如何有效對輻射源進行定位并保證自己不被定 位 跟蹤 。 而對 輻射源進行偵察定位的重要意義 在于它 可以 為精確打擊武器摧毀 目標提供有力的數(shù)據(jù) 支持 。因此， 精確定位敵方 目標 歷來就受各國軍方的青睞 ，尤其在局部高科技戰(zhàn)爭背景下 的作用尤為顯著 。 定位技術 和其他科學技術 的發(fā)展 一樣也 經(jīng)歷 著一些 歷史性的變革。 而每一次偵察定位技術的發(fā)展成果都會很快的轉移到了軍事領域。 早期 的軍事 對決 ，由于缺乏 與高科技密切相連的 技術 手段，軍事指揮員大多借助于偵查人員的 偵測信息和先期情報資源來分析判斷戰(zhàn)場態(tài)勢，從而做出對敵方目標進行軍事行動的決定 ，這也算 最早發(fā)展 的人工定位技術。這種偵察方式 因為充分發(fā)揮了人的智能 而在 現(xiàn)代戰(zhàn)爭中仍 被 沿襲下來； 但 在實際應用中，單純依靠偵察員進行偵察、定位，往往受到很多自然條件和 個人 行 為條件的制約， 作用發(fā)揮 有限。 從 上個世紀 開始，具有現(xiàn)代科技意義的三類主要 偵測 技術開始問世并逐步進入軍民各領域。（ 1） 光學技術和電子技術的蓬勃發(fā)展，促使了光學偵察技術和設備的出現(xiàn)， 到目前為止仍然 作為主要偵查定位手段之一 在很多領域 發(fā)揮 著 巨大的作用 ，但它的不足是 受限于目標的光學特性（包括可見光和紅外等波段） ， 在戶外作業(yè)時，多受到氣象條件制約 ,難以全天候工作 。 （ 2） 術 ， 自 上個世紀后期， 衛(wèi)星定位技術 開始出現(xiàn)并 迅速 發(fā)展 ，以美國、俄羅斯和歐洲等國家和地區(qū)發(fā)展最為迅猛， 近 年來 中國也開始了 基于衛(wèi)星導航定位的北斗技術 研究開發(fā) ，已有產品應用 。美國 首先 出現(xiàn)了 衛(wèi)星導航定位技術并 完成了 導航 衛(wèi)星全球 組網(wǎng)，以快 得到了應用 并 向全球推廣 ，它利用了精密導航電文，可以精準 定位 目標 。 但它是一種接觸式測量手段，即 必須將衛(wèi)星信號接收機與要偵測定位的目標安裝于一體 14，這在敵 我偵察 斗爭 中， 不具有現(xiàn)實可行性 ；同時 一些特定領域 、 特 定時段 易受到電子干擾，令 定位功能喪失 。（ 3）雷達技術，雷達自 上 個世紀 20 年代開始 出現(xiàn) ， 就引起了蘭州大學碩士研究生學位論文 分布式無源雷達偵測技術研究 2 各國軍事領域的極大關注， 40 年代開始規(guī)?；瘧迷谲娛骂I域。 在后來的發(fā)展中， 各種體制、 搭載于各種平臺的雷達相繼研發(fā)成功 并投入 使用，在 戰(zhàn)場發(fā)揮了很大作用。當時可以說，雷達技術的先進與否，將很大程度上決定了是否具有戰(zhàn)場主動權和制勝能力。從雷達進入軍事 應用 領域 起 ， 雷達的研究一直就是世界各國關注的重大國防項目，雷達的發(fā)展一度備受關注，且取得了很多 突破性的 技術成果。 但從近年來世界范圍內發(fā)生 的 幾次局部戰(zhàn)爭中可以看出 ，雷達作為戰(zhàn)場偵測利器不再無所畏懼，敵方有效地電子干擾和反輻射武器的配合使用 ，使得雷達面臨著嚴重的安全威脅。單從戰(zhàn)略雙方對雷達技術掌握的深度和廣度來說，不同國家之間也 存在著明顯的技術鴻溝和戰(zhàn)略等次。雷達技術先進的一方，其雷達的電子偵察能力可以不怕對方的電子偵察，雷達性能可以支撐其實施“先敵發(fā)現(xiàn)，先敵攻擊，先敵摧毀”的“三先”設想，同時也采取技術手段“隱蔽自己”。而雷達技術弱勢的一方， 其 有源雷達系統(tǒng)被偵測、受干擾、受反輻射導彈攻擊、受目標隱身技術的威脅 是隨時存在的。 為此，人們一方面 從工作模式、體制上來改良雷達， 探索雷達抗干擾、抗摧毀 手段 ， 另 一方面在努力開發(fā)具有低截獲概率的無源探測定位 系統(tǒng) 10。 無源 探測 定位 系統(tǒng)由于自身不發(fā)射電磁波，只能利用天線的方向性來實現(xiàn)測角，或通過測量從目標發(fā)射的電磁波到達兩個被動站的時間差，得到目標與兩個被動站的距離差，進行定位，具有相當強的隱蔽性 ， 且單向被動接 收 ，作用距離相對較 遠， 因而 在 軍事領域 中得到了 極大 的 重視 。 這 對于提高系統(tǒng)在 “ 電子戰(zhàn) ”環(huán)境下的生存能力具有十分重要的 意義 。在越來越強調軍事電子系統(tǒng)隱蔽攻擊和硬 殺 傷功能的趨勢下，電于對抗系統(tǒng)能力的高低己成為決定戰(zhàn)爭進程和勝負的重要因素 之一 。 有源雷達和無源雷達集中的反映了 現(xiàn)代軍事技術的一個重要特點， 即 就是越來越廣泛 深入 的采用無線電電子技術 1,2。雷達的成熟應用和反輻射技術的研究，讓這對 攻防的 “矛與盾”較量變得異常熾熱。 源定位的歷史及現(xiàn)狀 無源探測定位技術， 作為 電子對抗領域的電子偵察技術早已有之，電子偵察系統(tǒng)發(fā)展起來的多站測向交叉定位、多站時差定位、多站時差 測 向混合定位 等 技術 作為無源定位的基礎理論一直被沿用下來并深入研究 。 國外不僅在理論、技術上都已經(jīng)發(fā)展成熟，近些年還生產出來了相應的無源探測產品（也稱無源雷達）用于實戰(zhàn) 3。 基于無源雷達的技術前景和目前已有的技術積累 ，有很多國家熱衷于無源技蘭州大學碩士研究生學位論文 分布式無源雷達偵測技術研究 3 術 的應用研究。 文獻 8,9 對 國外的技術發(fā)展動態(tài)做了較為全面的跟蹤。 美國 洛克希德 馬丁公司 是最先涉足該領域的公司之一，據(jù)稱依靠電視和無線發(fā)射機，其無源系統(tǒng)的探測距離達到 220 千米以上。 美國國防部 國 防 高級研究計劃局 以及 華盛頓大學 、喬治亞技術大學等高校和雷聲等公司，都開展了這一領域的研究。在歐洲 ， 法國 也進行了相應的技術研究工作、 意大利 演示了樣機系統(tǒng)、 英國 正在研究無源相干雷達和 “ 蜂窩 ” 雷達 ( 俄羅斯 和 捷克 也在進行類似研究 37。 早在 第二次世界大戰(zhàn) 前后 ,英國人就已經(jīng)開了 預警 被動 雷達 的試驗 。但 限于當時基礎技術發(fā)展不足，未取得重大 突破 。隨 后 ， 美國 “ 沉默哨兵 ” 雷達利用商業(yè)調頻無線電臺和電視臺發(fā)射的 50 80 兆赫連續(xù)波信號，檢測、跟蹤、監(jiān)視區(qū)內的運動目標。英國的 “ 蜂窩 ” 雷達系統(tǒng)可探測、跟蹤和識別陸上、海上和空中的移動目標，包括在樹叢中運動的車輛，它理論上能夠探測野外環(huán)境中 10 15 千米的地 面目標和 100 千米的大型飛機。 “ 維拉 ” 系列 被動 雷達由捷克研制 ， “ 維拉是該系列的最新型號，可探測定位、識別和跟蹤空中、地面和海上目標，對空探測的最大距離為 450 千米，并可識別目標、生成空中目標圖像 38。 近期， 據(jù)來自互聯(lián)網(wǎng)的消息稱，俄羅斯 已經(jīng)在 機上裝備了相控陣無源雷達 ，這 代表了國外在利用先進 的 系統(tǒng)設計思想 和綜合的數(shù)據(jù)處理技術 產生的 最新 無源雷達產品 9。 國內對 無源定位的研究相對起步較晚。上世紀 80 年代開始在理論上的研究，合肥 38 所 、 上海 51 所 、 嘉興 36 所 、 北京 23 所 、 成都 29 所 等單位先后對 該領域做了研究 ； 電子科技大學、西安電子科技大學和中國人民解放軍的一 些軍事 院校對無源定位的問題也進行了理論和實驗室 產品 的研 發(fā) ， 得到了 不少 有意義的 研究成果 23。 從上個世紀 90 年代開始，國防科技大學 開始研究基于運動學原理的單站無源定位技術。通過 20 多年的探索研究，在理論和實踐上均取的了不少成果，可以看做是國內在單站無源定位技術方面的先驅者 3。 目前國內在無源雷達產品研制方面還在理論研究和實驗室 階段，真正國產化的產品還很有限，所以現(xiàn)在更有必要對該領域進行研究。 文的主要研究內容 基于上述研究背 景和技術 現(xiàn)狀，本文首先 對 無源定位的三種基本定位 方法進行了研究 ： 包括 無源測向定位、無源測時差定位以及測向測時差聯(lián)合定位法 ， 從數(shù)學模型上 推導 了各自的定位 原理、分析了定位的 精度，并對誤差情況做了 較為系統(tǒng) 的 仿真 ，討論了定位結果。最后，對運動 中的 無源 雷達 定位問題進行了分析。蘭州大學碩士研究生學位論文 分布式無源雷達偵測技術研究 4 本文 內容 大致分為六章進行編排，具體 安排如下： 第一章 從軍事學角度 闡述無源 偵測技術 出現(xiàn) 的背景、 發(fā)展歷史和技術 現(xiàn)狀，探討了 無源 雷達 的 理論價值和軍事意義 。 第二章對 純角度測向定位問題做 了 系統(tǒng)分析，對 依據(jù)其 定位 原理產生的 解析算法和定位結果 做 了 具體的推導。根 據(jù)推導的結果 仿真了典型條件下的誤差分布 ，對仿真實驗結果進行分析，并對如何排除 定位 虛假點做 了 專門研究。 第三章對 針對 三維 空間 目標 的偵測，提出了 測時差定位方法 ， 建立了模型、詳細地 推導了 計算 方法，對 定位精度 的 布 進行 了 仿真 ，并 對影響定位精度的 誤差源 做 了 說明，找出一些制約精度提高的方法，對偵測適用模式也進行 了探討。 第四章針對前兩種方法的缺點， 吸收各自優(yōu)點， 討論測向測時差聯(lián)合定位法，依 空間兩偵察站的 應用 背景 給出一種直接求解方法， 解析了 定位精度 公式， 做出了 誤差 得到了一些 精度 經(jīng)驗規(guī)律 。 第五章 討論 運動狀態(tài) 下 的無源雷達 定位的問題， 以 二維 背景下的運動觀測站對目標定位進行 分析，并 專門討論了 如何排除虛假點 問題 。 第六章對本文工作進行總結， 并對該領域的技術發(fā)展動態(tài)做了展望，對需要進一步完善的工作做了梳理 。 蘭州大學碩士研究生學位論文 分布式無源雷達偵測技術研究 5 第二章 純測 角 定位方法研究 言 在一個 帶有伺服 跟蹤系統(tǒng) 的測量設備 中，可以得到的基本信息往往包括跟蹤角度 、角速度 等信息，通過前期 如大地測量等 設備的輔助測量，還可以得到觀測站的站址位置信息等 。傳統(tǒng)的跟蹤雷達不光可以得到 測角 信息，還可以通過發(fā)射不同的脈沖或者連續(xù)波，經(jīng)目標反射后到達接收機，從接收到 的回波信號中分析變化，經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到目標的坐標信息或者運動參數(shù)。本章主要研究如何利用單純 的 角度信息來完成對目標的定位問題，即將有源定位轉 到 無源定位上。 無源定位在系統(tǒng)構成上，觀測站無 發(fā)射機，不發(fā)射信號，僅建設接收機裝置，接收裝置與被偵測目標構成 協(xié)作關 系。 從工作原理上，單獨的一個接收站可以構成無源雷達系統(tǒng)，但往往需要了解目標的速度和加速度等信 息方可定位 ，且需要在一段時間內有較大的位移方能獲得相對較好的定位效果 3, 35；而兩個 或兩個以上的觀測站同時觀測輻射源 ， 無需知道目標的運動信息，通過目標和觀測站的空間 關系解算，就可以完成目標定位。本章基于目標和觀測站之間的空間幾何關系來分析目標位置的解算方法。 站定位解析算法 分布式交叉測向定位技術基于經(jīng)典的交會原理，其實質是利用偵測雷達可以在角度上自動跟蹤輻射源，從而測出偵測雷達站相對于輻射源的方位角和俯仰角的這一技術背景 ，然后將偵測站的本地坐標和偵測站獲取的角度信息通過 空間幾何關系解析，得到目標的坐標數(shù)據(jù) 。最簡單的測向定位可以由兩臺偵測站完成 ，三臺及以上數(shù)量的偵測站可以提供更多的冗余信息 。 這里從兩臺偵測站的的結構來做分析。 假設兩臺偵 測站 其坐標分別為 ),( 0000 ),( 1111 被偵測的目標源坐標為 ),( 0S 偵測站對目標的測角子集為 ),( 00 ， 1S 偵測站對目標的測角子集為 ),( 11 。其中 10, 為方位角（實際應用中，往往以正北方向為基準方向，本文以與 x 軸的正方向為基準）， 10, 為俯仰角（ 也稱高低角， 定義為 偵測目 標與偵測站之間連線與 面的夾角）。 空間關系 如圖 2 蘭州大學碩士研究生學位論文 分布式無源雷達偵測技術研究 6 圖 2偵測站與目標的相對位置示意圖 按照偵測站、目標位置的空間幾何關系可知，由10,，10,中任意的三個角度 值均可 建立與觀測點坐標有關的三角函 數(shù)表達式 ， 另一個角度信息為冗余信息，可以用于提高定位精度 21。 以 ),(100 為例進行推導，分析如下： 000xx (2 0000 s i nt yy (2111xx (2對上述三個式子進行 表達 形式上的變換，可得到： 0000 t a nt a n (2000000 s i nt a ns i nt a n 1111 t a nt a n （ 2 聯(lián) 立 方程（ 22 可得到含目標坐標的線性方程組，為求解方便，用以下矩陣方程 表示 ： 11100000001000t i nt i nt ， 簡 記為 （ 2 其中 Z X Y 0目標位置11蘭州大學碩士研究生學位論文 分布式無源雷達偵測技術研究 7 01t H ，1110000000t a ns a nt a 故按照矩陣方程的求解，可得到目標的位置 。 位誤差分析 在無源定位系統(tǒng)的定位精度分析中，通常引入評價誤差的的 指標就是 精度的幾何稀釋度（ 22,24，它用來描述定位誤差的分布 情況 ，即目標在空間不同位置時， 綜合 定位誤差的大小，其表達式為： )()3,3()2,2()1,1( O P = 222 其中， 定位誤差協(xié)方差矩陣， ,分別表示在各自方向上的定位誤差的 標準差， 將其分別代入 程即可得到誤差的分布 。 下面依次對 4組測量子集產生的定位誤差進行分析。 （ 1） 對于 ),(100 的誤差分析 分別對式子000xx ，000r ，111xx 兩邊進行微分并化簡，其中 的 2020200 )()()( ，可 得到 ： 00 0200020020020 c i nc i n （ 2 00 020 0020 000co ss i n)(co s)( （ 2 11 1210121121121 c i nc i n （ 2 其中 ，00 0020 00020 000c o ss i n)(c o s)( ，將（ 22改寫為矩陣形式，可表示為： （ 2 其中， 100 為 觀測誤差矢量，定位誤差矢量 ，站址誤差矢量為 系數(shù)矩陣為 蘭州大學碩士研究生學位論文 分布式無源雷達偵測技術研究 8 0c o ss i nc o ss i n)(c o s)(0c o ss i 由（ 2得到 1 （ 2 那么相應的定位誤差協(xié)方差矩陣可表示為 1 （ 2 這里 T(*) 表示逆的共軛轉置。 由 于 各 誤 差 分 量 之 間 的 獨 立 性 ， 觀 測 誤 差 協(xié) 方 差222，與觀測站站址有關 的站址測量誤差 協(xié)方差 可求得如下結果： 22121202020222222211211121111121122222221121112111112112)()(11)()(10)(c o s)(s i n)c o s ()s i n ()()c o s ()(0)(c o s)(s i c o s)(s i n)c o s ()s i n ()()c o s ()(0)(c o s)(s i n將觀測誤差和站址誤差的協(xié)方差分別 帶入（ 2，得到 21212220222020221)()(000000)()(（ 2州大學碩士研究生學位論文 分布式無源雷達偵測技術研究 9 由此，可得到測量子集 ),(100 所對應的 )3,3()2,2()1,1()( O P 。 （ 2） 對于測量子集 ),(100 的誤差分析 分別對式子000xx ，000r ，111r 兩邊進行全微分并化簡，其中 1,0,)()()( 222 照上文的 推導 步驟，得 到誤差的協(xié)方差矩陣為： 1（ 2 分別代入 和 后，可得到 212220222020221000000)()(（ 2 （ 3） 對于 測量子集 ),(110 的誤差分析 分別對式子000xx ，111xx ，111r 兩邊進行全微分并化簡，其中 2121211 )()()( 。按照上文的 推導 步驟，得到誤差的 協(xié)方差矩陣為： 1（ 2 分別代入 和 后，可得到關于誤差協(xié)方差矩陣的結果為： 21222121222020221000)()(000)()(（ 2 （ 4） 對于測量子集 ),(110 的誤差分析 分別對式子000r ，111xx ，111r 兩邊進行全微分并化簡，其中 1,)()()( 222 。按照上文的 推導 步驟，得到誤差的協(xié)方差矩陣為 1（ 2 蘭州大學碩士研究生學位論文 分布式無源雷達偵測技術研究 10 分別代入 和 后，可得到關于誤差協(xié)方差矩陣的結果為： 212221212220221000)()(000（ 2 至此， 各測量子集所對應的 已經(jīng)求出 ， 其統(tǒng)一表達式都是： )3,3()2,2()1,1()( O P 。 站純角度定位算法及誤差分析 位模型分析 基于 中的空間 三維 圖進行分析， 與前文 不同的是增加了觀測站的數(shù)目，本節(jié)中， ,2,1 ，觀測角與空間坐標之間有以下關系： ,2,1 （ 2 i ii ,2,1 （ 2 其中， 22 )()(。由（ 2可得： t a n*t a n* （ 2 由（ 2可知，在 n 個觀測站的情況下，可以得到目標求解的矩陣方程： （ 2 其中， t a a a ， 所以，輻射源在 面上的投影坐標為： （ 2 即得到了目標的縱橫坐標 ),( 由式子（ 2以得到： 2 蘭州大學碩士研究生學位論文 分布式無源雷達偵測技術研究 11 由（ 2可以 看出，每一組 ),(均可以唯一確定一個 目標高度值 z 。那么對于 i 個觀測站，可以得到 i 個值。 常用的 處理 方法就是 對 i 個 測量站的目標高度 取均值或者求加權均值 。式（ 22合得到目標的三維坐標。 差分析 這里對誤差的分析，也采用 按照 定義，只需要求解出 ,，便可得到其誤差的幾何分布。首先對（ 2 2求微分，得到： 2222c o ss i nc o s)(s i nc o s)(c o ss i nc o s（ 2 其中，2222c o ss i nc o s)(s i nc o s)(c o ss i nc o n 個觀測站的情況下，上述方程組可以用下面矩陣形式表示： 其中， 2211 Ts nn 2211 ),2,1(c o ss i nc o s)(s i nc o s)(0c o ss i nc o sc o ss i nc o s)(s i nc o s)(0c o ss i nc o 仍 假設各觀測站 的測量誤差為 ， 且各自獨立，方位角和俯仰角的觀測誤差的方差分別是 22, ，站址各分量的測量誤差的方差是 2s ，且各個觀測站具有相同的誤差測量方差 。 由以上各式可以得到，觀測誤差的協(xié)方差矩陣為： ia 2222222 , 2211 布站誤差的協(xié)方差矩陣為： 22121 );( 蘭州大學碩士研究生學位論文 分布式無源雷達偵測技術研究 12 其中， ),2,1(c o ss i nc o s)(s i nc o s)(0c o ss i nc o 最后可得到定位誤差的協(xié)方差矩陣： 11 )()( 位誤差 仿真 上面已經(jīng)對純角度定位的原理和誤差情況做了理論分析， 為直觀了解各測量子集所產生的定位效果，設置一定的仿真條件來分析他們的誤差分布情況。針對純角度的 雙站定位和多站定位情況 分別 進行 仿真 驗證。 站交叉測向定位誤差分析 從純角度定位原理的分析中得知， 在雙站定位中，四組測量子集均可以完成交叉定位，其定位效果也會因選擇的不用而異，這里采用子集 ),(100 進行仿真驗證。 具體 的仿真條件：測角誤差 ，布站誤差 ；目標高度為 0 ；站址坐標為： )0,0,15( ， )0,0,15( 觀測區(qū)域在 方向均為 050 。 從不同仿真條件得到的結果來看，（ 1）在增加觀測站之間距離的情況下，整體的誤差相對降低，但仍然保持基線對稱的誤差分布規(guī)律；（ 2）觀測站距離不變，增大了測角誤差，整個觀測區(qū)域內誤差增加幅度明顯，說明測角誤差在各個誤差源中為主要誤差因素。 蘭州大學碩士研究生學位論文 分布式無源雷達偵測技術研究 13 圖 2站間距 30 公里、 經(jīng)過多其他三組仿真子集誤差分布做相應分析，可知 ),(100 所表現(xiàn)出的誤差性能較好?，F(xiàn)在增大站間距到 50 公里 )0,0,25(),0,0,25( ，測角誤差保持不變 )3( ，間距不變 )0,0,15(),0,0,15( ，增大測角誤差)5( ，對比起其誤差分布。 圖 2間距 50 公里、 蘭州大學碩士研究生學位論文 分布式無源雷達偵測技術研究 14 圖 2間距 30 公里、 從上面圖 22 可以看出，在測角精度相同的情況下增大觀測站之間的距離，精度整體精度將會提高；在保持站間距離不變的情況下，測角精度降低，整體的定位精度將隨之降低。 現(xiàn)在分析觀測站高度對誤差分布將會產生什么樣的影響，不妨按以 下條件做仿真分析。在 x 軸單向上仍保持 30 公里的間距，在高程上設置一定的偏差，如)0,0,15)(3,0,15( ，則會得到以下效果圖： 高程 10 高程 15 2高程 對 誤差分布 的 的 從該仿真效果來看，高程越高，精度越好，但其變化并不明顯。說明高程對于純測角系統(tǒng)的精度影響較小。 為了驗證方位和俯仰方向上對誤差影響的差異，分別設置 觀測 條件 。其他條蘭州大學碩士研究生學位論文 分布式無源雷達偵測技術研究 15 件不變：布站誤差 ；目標高度為 0 ；站址坐標為： )0,0,15( ，)0,0,15( 觀測區(qū)域在 方向均為 050 。測角誤差： （ 1） m ,3 ， m ,3 （ 2） m ,3 ， m ,6 。 這兩種情況下分別分析精度的變化情況。 圖 2 m r a dm r a ,3 時誤差 的 圖 2m ra dm ra ,6 時誤差 的 對比分析 布圖可知： 從整體上分析，測角精度越高定位精度越好。也可以看出， 方位和俯仰 方向上 獨立產生的 角觀測量對于精度的貢獻并不等權；以 測量子集 ),( 100 為例 ，方位角對定位 精度 的影響比 俯仰 角大， 說明 采用這蘭州大學碩士研究生學位論文 分布式無源雷達偵測技術研究 16 組測量子集進行定位時， 方位角測量誤差對 有決定性的影響。 其他測量子集的測量精度分析方法與上述過程類似，在次不再列舉。 站交叉測向定位誤差分析 對于 多站純角度測量的誤差分析，也給出一些仿真的結果。為了比對定位的效果，仿真條件基本相似，先假設三個站參與定位。測角誤差 ，布站誤差 ；目標高度為 0 ；站址坐標為： )0,0,15( ，)0,0,15( )0,15,0( 觀測區(qū)域在 方向均為 050 。 維圖 面圖 圖 2三站純角度定位誤差仿真結果 那么四站定位的誤差 分布 又是如何呢？也做一定的仿真分析。測角誤差 ，布站誤差 ；目標高度為 0 ；站址坐標為：)0,0,15( ， )0,0,15( )0,15,0( ， )0,15,0( 測區(qū)域在 方向均為050 。 維圖 面圖 圖 2四站純角度定位誤差仿真結果 上述仿真結果說明：一般情況下 ，參與解算的觀測站越多，定位 精度越高；蘭州大學碩士研究生學位論文 分布式無源雷達偵測技術研究 17 冗余信息的使用可以較為明顯的改善精度。三站和四站定位精度的分布較為平緩且總體精度分布要明顯優(yōu)于 兩 個站的定位精度 ， 從精度的分布趨勢上看，也 沒有二站定位誤差分布中的“馬鞍形”誤差散布。 三站定位精度明顯與站址的位置有關；四站定位精度在相對基站的連線上呈對稱分布。 站 3 角度和 4 角度 定位誤差 對比 在上文的分析中， 3 個角度的測量子集和 4 個角度的完備測量子集都可以 完成定位，且對各自的誤差也做了分析，那么兩類測量集（子集）對精度的影響情況如何呢？也在此做一仿真驗證。 對于雙站交叉定位的所以觀測角度參與結算的情況，這個也給出誤差分布情況，條件基本雷同。 方向上 )50,50( ， 測角誤差 ，布站誤差 ；目標高度為 ；站址坐標為：)0,0,15( ， )0,0,15( 3 角度 測量 子集 定位 誤差 4 角度測量集 定位 誤差 圖 2不同角觀測量對 誤差 的影響比對 （ ） 從各自的誤差分布 等高線線圖上定性分析，在 近距觀測站 位置， 4 個角度的完備角集所產生的定位效果要優(yōu)于 3 角度子集，且其誤差 分布在 基線方向和垂直基線方向均對稱 ，誤差 分布均勻 ，無須區(qū)分主站和輔站 ；二類 定位 角度集各自的定位效果在遠區(qū)相差不大且分布趨勢也比較平緩 。 說明對于 雙 觀測站的兩種 不同解算方法，對精度的影響主要在近區(qū)。 假 輻射源的識別 純角度交叉定位方法對輻射源進行定位的基本模型和誤差分布規(guī)律已經(jīng)比較成熟，那么 在工程應用中仍 涉及到一些具體的 課題 ，比如 不同偵 測站的測 向線由于測向誤差的存在 引起的虛假點的甄別和排查，這是純角度定位必須首先要解決的問題 ，如若不能解決虛假點的排除 問題 ，各類對精度的討論將沒有意義 。目蘭州大學碩士研究生學位論文 分布式無源雷達偵測技術研究 18 前常用的排除虛假點的方 法有：最小距離法、最大似然法、譜相關法 11,12。這幾種方法各有利弊， 最小距離法算法簡單 ， 但數(shù)據(jù)的正確相關率低 ； 最大似然法是從測量域考慮相關的 ， 它對每種可能的情況都做相關分析，樣本非常多 ， 計算量大 ， 不適用于時實處理 ； 譜相關算法 基于一些先驗信息的信號頻率 ， 先用周期譜算法得到輻射源的周期，然后完成輻射信號的配對，這就存在著一個問題，即各個輻射源要有不完全相同的周期頻率，這是這種方法的局限和使用不足。 在電磁環(huán)境相對簡單的情況下，最小距離法仍然有較高的 正確 相關率，下面針對這種方法做一簡單的分析。 上面對雙戰(zhàn)和 多站測角偵測定位方法進行了分析，是基于單目標的前提下。但實際的工作環(huán)境中，不光真實的存在著多目標的情況，更多的是由于信號傳播途徑的復雜性，使得偵測天線的指向并不真實的指向了目標的存在位置。這就面臨著一個很嚴肅的問題，如何從復雜的信號環(huán)境中，找到 直接來自于目標