无线电监测中对干扰源的无源测向定向研究

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论文字数:40009 论文编号:sb2014092408510710492 日期:2014-09-28 来源:硕博论文网

第一章绪论

1.1研究背景和研究意义
在无线电频谱监测领域中,对无线电干扰和不明信号源定位是无线电监测的一项重要功能,并且迅速给予排除,使得无线电管理为经济建设和无线电用户服务。无线电定位技术是确保人类安全和从事军事活动的重要手段,在航海和航空的安全航行和交通管制、移动通信、国防安全等方面都发挥着重要作用。根据对目标信号源的定位方式不同可将无线电定位分为两类:有源定位和无源定位。目前,在无线电监测系统中一般采用无源定位技术,既通过检测干扰源与多个监测站间的传播信号的一些特征参数,从而估计出干扰源的位置。无源定位技术主要包括无源测向定位、无源时差定位、无源多普勒定位以及一些联合定位技术。无源测向定位又叫三角定位法,它是依据三角定位的基本原理和利用测向站采集目标信号源的方位角信息,并运用交会定位的原理通过恰当的定位算法确定目标信号源的坐标位置。该方法是基于方位角的信息来实现定位的,只需要较少的数据量就能实现定位。但随着无线电发射设备使用数目的增加和频段覆盖密度的增加,使得电磁环境越来越恶化,原来稳定的目标信号源参数可能成为随机变化的参数,使得定位精度下降,误差较大。因此在无线电监测中改进定位算法加入到无线电监测网络中就变得迫切需要。

1.2国内外研究现状
世纪年代开始出现双曲线无线定位理论人们幵始就一些简单的测向设备来围绕目标信号源进行多次测向,并利用人工作图的方式确定出信号源的位置。后来,人们为一些电子侦察设备专门配置相对应的地图,将侦察的结果绘在地图上,然后通过交会以此来确定目标信号源的位置,这也是最早的测向定位方法。随着科学技术的不断发展,研究者将无源定位技术作为一门单独的技术提出。无源定位技术以其特有的优点引起了全世界对无源定位方法的重视和深入研究,并把无源定位技术作为电子侦察及电子对抗的重要组成部分。
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第二章无源定位技术

2.1无源定位概述
无源定位是指通过测量雷达、通信等信号源的电磁波参数或测量目标确定信号源位置。由于无源定位不主动向目标源发射电磁信号,而是通过接收目标源福射的电波信号对目标定位,因此无源定位主要具有以下优点安全性和隐蔽性好。无源定位自身不发射电磁信号,因此无源定位在使用时不易被对方发现,所以一般也不存在被干扰的担忧。抗干扰能力强。对方对我方实施电子干扰时,可以将其作为无源定位系统的干扰源信号进行定位,并采取对应的措施进行电子对抗。作用距离远。虽然福射源的电磁信号远远低于有源雷达发射的电磁信号,但是无源定位接收的电磁信号只经过单程传播衰减。因此无源定位也具有作用距离远的优点。

2.2无源定位方法
无源定位方法可按目标信号源的性质、观测器的数目、定位机理、观测参数的选择等不同方式,可以将无源定位分为不同的定位方法。按目标信号源的性质分类被定位的信号源可以是电台、雷达、以其他形式存在的无线电信号源,也可以是反射信号。按观测平台的数量分类单站无源定位单站无源定位是指仅仅利用一个观测站通过多次连续的测量来模拟多站测量的方式对目标信号源定位,由于不用考虑数据的同步传输和融合处理,因此具有隐蔽性强和独立性高的特点。

第3章基于方位角和网络拓扑的定位算法.............15
3.1虚拟力迭代法..................15

3.2基于方位角和网络拓扑的定位算法.............15
第4章基子方位角和几何学中双圆的定位法................24
4.1球面坐标和球面三角形..............24
4.2球面坐标上的三站测向交叉定位研究..................25

第5章总结与展望.............35
5.1论文总结.............35
5.2展望...........35
 

第4章基子方位角和几何学中双圆的定位算法

4.1球面坐标和球面三角形
球面坐标中的横坐标为赤道,纵坐标为零度子午线,在球面坐标系中,地图上的每一个点是由子午线所有与赤道垂直的球面直线)和与炜度圈的交点确定的。规定北讳为正,南玮为负;东经为正,西经为负。坐标系中,方位角通过基准线朝向北极的子午线为°方向,并以顺时针方向计算。球面三角形通常也适用于平面几何的规则,但所有球面三角形的计算都是限制在角度计算上。下面给出计算球面三角形的一些重要关系式首先对测向设备返回的方位角数据运用第三章对方位角校正的方法进行处理,用校正值代替真实测量值。

4.2球面坐标上的三站测向交叉定位研究
因为各种误差的存在,三个测向站对同一个目标信号源测向定位时,一般三条示向线都是两两相交,会有三个交叉点,所有我们用三站测向交叉定位的三个交叉点来估计目标信号源的位置比两站交叉定位的精确度会有显著的提高。
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第五章总结与展望

5.1论文总结
本文首先引入方位角质量和专家监测经验对采集到的方位角数据进行剔除、校正、预处理,使得方位角数据准确度更高。然后,提出了一种测向定位算法:基于方位角和网络拓扑定位。基于方位角和网络拓扑定位算法是一种利用网络拓扑结构和布朗最小二乘定位基本原理来迭代定位干扰信号源的定位算法,通过选取合理迭代方式来定位干扰源的位置坐标。接着研究了在无线电监测中,运用球面坐标系对远距离传播的干扰信号源进行定位,提出了一种基于方位角和双圆的定位算法。该算法通过将泛函中凸包的概念和性质运用到球面坐标系上的三站测向定位中,并引入几何学中的两个经典概念:最大内切圆和最小边界圆,通过找到凸包集的最大内切圆和最小边界圆的圆心来定位出干扰信号源的位置坐标。通过在实例中比较和已有两种定位算法比较,发现基于方位角和双圆的定位在实际应用中定位干扰源精确度更高。

5.2展望
本文是针对无线电监测中干扰源的无源测向定位研究,提出的两种定位算法都是基于方位角基础之上的,都是运用多个固定测向站对同一个固定干扰信号源的定位方案。若测向站为车载移动站则情况更加复杂,而且本文未对干扰信号源运动和同时多个干扰信号源进行深入研究,故本课题还有较为广泛的研究空间。由于作者水平有限,本文中提供的定位算法和对于实例的结果分析难免存在不足,望各位专家、老师和同学提出宝贵的建议和意见。
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参考文献(略)


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