无线电监测中多站测向交叉定位精度研究

无线电监测中多站测向交叉定位精度研
究
摘要：针对无线电监测展开分析，总结多站测向交叉定位原理与工作内容，其次分别从多站测向交叉定位精度与仿真实验分析两个方面进行讨论，总结影响测向交叉定位精度的因素，最后总结启示，实施无线电监测工作，应该要重点分析周围环境，保证测向交叉定位精度。

关键词：无线电监测；多站测向交叉定位；电磁环境；空中电波
无线电监测领域测向交叉定位是一项重要技术手段，用于日常信号监测、确定干扰源与不明信号。

随着当前无线电业务的创新，台站数量越来越多，致使无线电频谱资源越来越有限化，增加了电磁环境复杂性。

无线电监测有利于空中电波秩序管理与维护，一般会运用无线电定位系统，该系统在干涉仪测向体制交叉定位系统基础上运行。

如果排除信号监测覆盖、监测站站址测量误差等条件，通过几何稀释精度可以达到超短波监测网精准定位的目的。

基于此，下面重点围绕无线电监测领域的多站测向交叉定位精度展开讨论。

一、测向交叉定位
实施无线电监测需要实时监督无线电管理范围信号特征与工作特征，例如敌方无线电信号频率、调制方式与工作特征等。

展开测向定位测定对象是无线电管理范围无线电信号来波方位，通过定位明确被测无线电辐射源所在地理位置[1]。

获取被测无线电信号的特征参数与工作特征之后展开分析，确定被测无线电通信网结构、通联规律，了解设备分布与类型等重要数据，采集无线电干扰设备的具体位置信息[2]。

无线电监测设置监测站，负责目标信号源的侧向交叉定位，检测获取目标信号示向度。

按照监测站和目标信号源位置关系便可以总结方程，经过简化之后获取目标信号源位置坐标。

如果采用多站测向交叉定位，在设置监测站
时数量通常设定为n个，全部参加到测向交叉定位中。

选择监测站所在位置，若系数矩阵可逆，需要运用最小二乘法，获得目标信号源位置坐标[3]。

例如监测站设置为S
1（x
1
,y
1
）、S
2
（x
2
,y
2
），目标信号源设置为T（x，y）。

S
1、S
2
监测得到目标信号示向度是φ
1
、φ
2
，得出监测站、目标信号源位置关系的
方程如下：①，经过简化之后，得出目标信号源位置坐标，即
X=H-1Z。

多站测向交叉定位的监测站位置坐标分别是(x
i ,y
i
),i=1,2,...N,可逆的系
数矩阵为（H T H）,最终得到的目标信号源位置坐标是X=（H T H）-1H T Z。

二、多站测向交叉定位精度
组织无线电监测过程中进行无线电定位，通过几何稀释精度对系统定位精度进行衡量。

通常需要展开两站交叉定位精度、多站交叉定位精度的讨论。

第一，两站定位精度。

如果排除监测站站址测量误差这一因素，那么总结得
出公式①之后对其展开微分处理，获得公式②，该方程式转换为矩阵形式，则得到DV=CdX，分别得出DV、dX和系数矩阵C的方程式，将所有监测站的示向度测量误差假设为零均值，所有测量误差之间不相关，此时得出标准差是X，由此获得两站交叉定位误差协方差矩阵
③，定位误差几何稀释精度GDOP等于
④。

第二，多站交叉定位精度。

如果设置N个监测站全部参加交叉定位，此时采用最小二乘法，得到公式dX=⑤。

由此也可以得
出多站交叉定位误差协方差矩阵⑥，定位误差几何稀释精度GDOP=⑦。

三、仿真实验与分析
根据设置的监测站观察定位误差协方差矩阵，发现定位误差、测向设备测向精度、明确监测站、总结目标信号源位置分布是非常重要的影响因素[4]。

针对这些因素展开仿真实验与分析：
（1）测向设备测向误差。

无线电监测期间，如果选择的测向设备零件老化，或者没有及时校准，监测站附近电磁环境欠佳，均会对系统的测向精度带来影响。

将假设为1度、2度，随后展开仿真分析，确定参与交叉定位监测站共有3
个。

选择仿真区域任意一点GDOP值，将其当做其余任意三站的交叉定位精度最
小值。

展开仿真分析如下：观察仿真图发现仿真区域GDOP值与测向误差的变化
关联非常密切，即测向误差增加，仿真区域的GDOP值会随之加大，最大定位误
差也会有明显的增加。

所以，建议无线电监测需要定期进行测向系统的校准、检
查确保，侧向设备运行状态稳定。

这也为信号定位精度提供保障。

（2）明确监测站与目标信号源所在位置。

针对不同的测向站组合形式展开
仿真分析，假设测向误差标准差是1度，展开仿真分析如下：本次仿真分析共进
行两次，挑选3个监测站进行交叉定位，但两次仿真基线距离存在差别。

所选择
的3个监测站构成三角形区域，区域内的所有点定位精度均超过三角形区域以外。

如果监测站基线距离增大，那么三角形区域以外定位精度也会随之提升，三角形
区域内的最大定位误差在其影响下不断增加。

所以，无线电监测过程中，挑选监
测站应该要与目标信号源距离接近，随之实施定位目标信号源要处在侧向站范畴
以内。

如果目标信号距离相对较远，那么侧向过程中应该要以基线相对较长的监
测站作为定位对象。

（3）监测站数量。

所有监测站当中任意挑选3个、5个监测站实施仿真实验
分析，在仿真区域以内的任意一点GDOP值设定为任意3站或5站的交叉定位精
度最小值。

展开仿真分析如下：立足于超短波示范网，因为监测站点分布能够保
证定位精度，最大定位误差也不会超过500m。

针对选择的3站与5站交叉定位GDOP差值分布情况。

处在仿真区域范围内的3站交叉定位所呈现最大定位误差要
大于5站。

所以，若参与交叉定位测向站数量较少，那么3站交叉定位结果依然
能够保证精度。

三、多站测向交叉定位精度的启示
根据多站测向交叉定位精度的仿真实验分析，发现最终定位精度与测向误差
标准方差关联非常密切，一旦测向误差标准方差增加，定位精度会随之降低。

保
证侧向交叉定位系统以及相关设备不发生变化，为了提升系统定位精度，可以采
用WMLE算法。

与此同时，观测单站测角精度、基线长度与站点坐标精度。

均是测向交叉定位系统定位精度的直接影响因素。

通过既定性能单站构成系统，随后实时定位应该要科学选择基线长度，所有站点坐标得到精准测量，使得系统定位精度得到提升。

无线电监测处在大数据环境下，可以选择的监测技术与手段也越来越先进。

测向交叉定位属于无源定位技术的一种，在无线电监测中有非常广泛的应用。

无需对监测站所在区域的信号覆盖情况、监测站地质测量误差相关因素予以考虑，建议通过几何稀释精度对监测网定位精度展开分析与仿真。

发现影响到多站测向交叉定位精度的因素，为无线电监测方案的优化、解决方案制定提供参考。

今后监测站选址也可以有充足的技术依据。

结束语：
综上所述，无线电监测受互联网、大数据等先进技术手段的影响，测向交叉定位方式越来越多元化。

通过多站测向交叉定位精度更为准确。

实际在测向交叉定位过程中，应该着手分析周围电磁环境，是否有定位精度的影响因素存在。

提前分析与优化环境之后再实施测向交叉定位，可以提高无线电监测水平，也可以在实践测向交叉定位过程中积累丰富的经验。

参考文献：
[1]罗双喜.多站交叉定位相对GDOP及其测向站分布问题研究[J].指挥控制与仿真,2020,42(02):7-11.
[2]蒋俊,张静,杜剑平.基于球体模型的短波固定多站测向交叉定位选站方法[J].信息工程大学学报,2020,21(01):9-14+26.
[3]田晗.多站测向交叉定位中的非线性改进最小二乘法[J].科技通
报,2018,34(05):112-116.
[4]宗军君,崔逊学.多站测向交叉定位的加权最大似然估计算法及其精度分析[J].电光与控制,2015,22(11):11-13+47.。