发展中的无源定位技术

和定位。
这种定位系统的主要特点是： 首先， 于其类似于收发分置的双基或多基雷达系统， 由 而且又工作在隐身目 标的电波吸收材料对其作用较小的Ｆ 广播和Ｔ 信号的甚高频和 Ｍ Ｖ
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中国电子学会电子对抗分会第十二届学术年会论文集
３ 时 ＴＯ ） ． 差（Ｄ Ａ无源定位 ， ２ 技术［ ］
近年来利用信号到达时间差， 形成双曲面相交原理的 无源定位技术已得到广泛应用。 这种系统一般采用了 三个接收站， 形成多基线时差信号， 然后进行“ 脉冲配ｘＩ ｆ ’ 和时差定位 估算。 对于３ 定位要求来说， － Ｄ 一般采用四 个接收站， 形成的三个双曲面相交点就是辐射 源位置。 采用 ＴＯ 时差原理的定位系 ＤＡ 统较多， 典型装备有捷克的“ 塔玛拉” 改进型“ 薇拉
２ 利用外辐射信号的无源定位技术
所谓利用外辐射源信号的无源定位， 是指无源定位系统不是利用目标自身辐射源的 辐射信号进行定位， 而是接收目 标外的 辐射信号进行定位。 这类外辐射信号一般是在空 中已 存在的广播Ｔ ， Ｖ通信和 ＦＩ Ｔ无线电 Ｖ 广播信号。目 国际上研究较多的是利用商业 前， 广播Ｔ 信号和Ｆ 电台信号来进行无源定位。系统通过接收这些直射信号和目 Ｖ Ｍ 标反射 信号， 测量它们的Ｔ Ｏ ，Ｏ Ｄ ＡＡ Ａ和多普勒频移， 经高速处理机处理和运算， 实现目 标的探测
２１ “ ． 沉默的哨兵１ ，５ ， 系统１ ］ 一
这是美国洛克希德・ 马丁公司历经 １ 年秘密研究的产物。它是利用商业 Ｆ ５ Ｍ广播信 号和Ｔ 信号对空中目 Ｖ 标进行探测和定位， 身不发射电磁能量。所以消除了常规低 其自 频雷达在探测隐身飞机和巡航导弹时来自Ｔ 广播， Ｖ Ｆ Ｍ无线电台和蜂窝电 话发射台的干 扰。并且系统类似于收发分置的雷达系统， 能够接收折射到隐身飞机侧面或上部的信号 回波。因此系统具有抗反辐射导弹、 反隐身和生存能力强的特点。 系统主要由大动态数字接收机、 接收天线阵、 高性能商用计算机（ 达到每秒数千兆浮 点运算次数的并行处理速度）三维战术显示器和包括信号源数据库在内的软件组成。 、 系统的核心技术是无源相干定位（ Ｌ技术， Ｐ ） Ｃ 它利用商业Ｆ Ｍ无线电台和Ｔ 台（ Ｖ ５ ０ ８ Ｍ ｚ的连续载波， 及载波信号的包络。并且以 Ｏ Ｈ） Ｏ 以 这种稳态载波信号的 包络， 测量直射 和反射信号间的ＴＯ 的可区分特性， ＤＡ 探测、 跟踪和定位目 标。系统成功的关键是高速信 号处理能力和采用新的算法。在此算法处理过程中， 利用信号的Ａ Ａ 时间延迟和多普 Ｏ， 勒频移信息来对目 标进行定位， 并利用运动目 标反射信号的多普勒频移计算速度矢量， 分 选出和去除静止目 所以 标。 公司甚至把“ 沉默的哨兵” 系统比喻为一部“ Ｃ 和Ｕ 利用 十二 － ｍ 的奇特雷达几 ｘ 系统的有效作用距离达２ ， ｍ １ ０ ２ 仰角彼盖５０ ０， 方位夜盖６０ ０， ０－ ０ ３ 对空中目 定位 ６ 标的 精度与采用多少个Ｔ 信号或Ｆ Ｖ Ｍ广播信号有关。实验证明， 采用了三个以上的Ｔ 信号 Ｖ 和Ｆ Ｍ广播信号， 对空中目 标的定位精度可达米量级。目 沉默的哨兵” 前“ 系统已进行了 一系列试验， 其中包括参加“ 全军战斗识别评估小组伙ＡＣ Ｔ进行的演习， ＳＩ ） Ｅ 以及最近一 次对“ 发现号” 航天飞机升空和着陆的监视。据称其定位精度和铡速精度与 Ｃ 波段跟踪 雷达相当。 系统有多种结构形式， 可安装在建筑物和固定结构上， 或者安装在移动的卡车上。目 前该系统仍在研制和试验中。图 １ 为利用多个无源目 标照射器跟踪飞机和火箭的“ 沉默 的哨 系统。 兵”
中国电子学会电子对抗分 会第十二届学术年会论 文集
发展 中的无源定位技术
孙龙祥
〔 信息产业部电子第五十一研究所 上海）
摘 要 无源定位技术是电子战领域中一个重要组成部分。今天， 在反隐身、 反预警和 反反辐射导弹方面约作用日 益突出。本文介绍了利用外辐射信号和利用目 自 标 身辐射信号 对目 标进行无源定位的两种定位技术的最新发展。
术。国外较多的定位系统采用 １ Ｏ ／ Ｄ Ａ差分多普勒， Ｔ Ｏ ／ 或 Ｄ Ａ 测向等复合定位体制， 使技 术优势互补， 实现最佳的 定位技术组合。
３４ 单站快速定位技术 ． 近年来发展最快的是单站快速定位技术， 其优点是只需要单个传感器和平台， 设备量 小， 适合于机载应用。 单站传感器定位技术一般依赖于一种“ 虚拟传感器（ｉ ａＳ ｓ）形成定位估算值。 Ｖ ｕ ｅｏ” ｔ ｒ ｌ ｒ ｎ 虚拟传感器是由 于多路传输的 存在而形成， 或靠传感器的运动而形成。虚拟传感器形成 后， 并确定其自 身位置情况下就可以用诸如三角定位方法对辐射源定位。 这种方法实际 上还是经典的测向 三角定位方法。为实现单站快速高精度定位， 近年又出现了一些新概 念定位技术。 （） １无源测距定位技术「 １ ３ １ 美国马丁联合系统公司和艾那伦微波公司合作研制了一种以数字式射频存储器 （ＲＭ 为核心技术的无源测距系统（ＲＳ。 ＤＦ ） ＰＳ） 据称该系统在美空军国民替卫队的Ｆ １ 一６ 战斗机上试飞结果表明， １一 ８ 内。 在 ７ ４。 定位圆周误差概率优于 １ Ｒ 尽管系统离具备 ％－。 实战功能还得有三至五年时间， 前已将 ＰＳ 做成一块试验性板子形式放在侦察吊 但目 ＲＳ 舱内， 或邻接在现存的 Ｒ Ｒ Ｗ 上。 模块的插人使原有的Ｒ Ｒ Ｗ 具有快速定位功能， 传 并比 统的Ｄ 接收机定位性能提升一个数量级， Ｆ 是一种理想的 机载单站定位设备。 （） ２ 相位变化率技术〔１ １ ４ 休斯公司的相位变化率（Ｒ ） ＰＣ技术， 据称是对三角定位的一种很大改进。系统采用 了二个天线阵列， 产生一个与相位变化率对应的信号， 由此测出辐射信号波前 Ａ Ａ Ｏ 。据 称系统能在五秒钟内 算出地面辐射源位置。系统是根据 Ａ Ａ Ｏ 信息和距离信息实行定位 的。其中 Ａ Ａ 测 Ｏ 用的是３５ ．英寸天线， 测相位变化率用的是２ 英尺天线。 ． ５
位干涉 水平居世界领先［。由 ＭＣ 仪 ， 于Ｍ Ｉ技术的 〕 发展， 机载相位干涉 仪的体积和重量越 来 越小， 例如南 非和以色列等国的２ １ Ｈ 的 一 ８ ｚ 机载相位干涉仪阵列已能做到２ ｇ Ｇ ０量 ｋ
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３ 利用 目标自身辐射信号的无源定位技术
３几 侧向 技术 ． 定位
利用测向原理的三角定位技术是经典而成熟的技术。 三角定位的 关键是如何快速而 精确地获得被测信号的Ａ Ａ Ｏ 数据。 迄今已 有多种获得 Ａ Ａ Ｏ 数据的方法， 视具体应用， 权 衡总体利弊， 选择最佳方案， 如窄波束高增益旋转天线一般适用于地面系统或大型电子侦 察系统； 多信道比幅一般适用于 Ｒ Ｒ相位干涉仪的 Ｗ ； 优点是测向精度高， 为提高测向精度 消除宽空域上的测量模糊， 可采用多基线和多维相位干涉仪。目 前美国ｌ ｏ 公司的相 ｉ ｏ ｔ
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移动式无源定位系统； 乌克兰的“ ” 恺甲 空情监视系统等【１ 这类系统最适用于空情监视 １。 ２ 和用作航管（Ｔ ） ＡＣ系统的备份设备。 ３３ 差分多普勒定位技术 ． 如果目 标和接收站处于相对运动状态， 还可以采用差分多普勒（ ．ｏ ｌ ） ＤＤｐ ｅ 定位技 ｐｒ
中国电子学会电子对抗分会第十二届学术年会论文集
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前面我们介绍了利用外辐射信号对目 标进行无源定位技术的发展。但这类无源探测 系统目 前尚处在原理性验证阶段， 除个别系统外， 绝大多数离军事实战要求有相当距离。 目 国外现有的 前， 无源定位系统主要利用目 标自 身辐射信号来对目 标定位。这类系 统采用了 多种技术体制。
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的定位， 还是利用目 标自 身辐射信号对目 定位技术， 标的 都有长足的发展和创新。 其中 借 助外辐射信号， 诸如电 Ｔ ） 视（Ｖ信号和调频（ ） Ｍ Ｆ 广播信号， 标反射信号进行相关处理， 对目
图１二 沉献的哨兵１ １ 系统
孙龙祥 发展中的无源定位技术
对基带信号进行处理， 得出多普勒频移和方位信息， 然后用单元平均恒虚警率（Ａ ＦＲ Ｃ－ Ａ ） Ｃ 检测电路， 识别目 标回 抑制噪声和不要的载波谐波分量， 卡尔曼滤波器进行处理， 波， 再由 获得同一目 标的多普勒频移和到达方向（Ｏ ）并对这些信息进行采样， ＤＡ ， 用传统的 算法和 勒弗恩布尔格一 马尔夸德（ｅｎｕ Ｍｒａ ｔ Ｌ ｅ ｒ ａ ｕｄ 算法建立目 ｖ ｂ ｇ ｑ ｒ） 标笛卡尔坐标和获得速度信 息。最后， 利用扩展卡尔曼滤波器保持对目 标的跟踪。 所以， 这个系统的 探侧和定位有两 个独立的过程， 首先以常规方法用卡尔曼滤波器获得多普勒频移和方位信息， 再用扩展卡 尔曼滤波器根据这些信息对目 标定位和测速。 系统主要由 一对８ 单元 、ｇＵａ ＇ｉ ｄ天线、 ａ－ 下变频单元和Ｖ 工 Ｘ 数字Ｈ 接收机等硬件组 Ｆ 成。系统在 １ ７ 月进行了三次试验， ９ 年２ ９ 当时其天线置 １ ８ 。高的移动塔上， 系统距Ｔ 发 Ｖ 射台 １ 余千米， ０ ０ 能探侧２０ ６ｋ ｍ远的目 标。目 前该系统仍在研究中。
笑健词 电子战 目标 无源 定位
１ 前言
近年来所发生的历次高科技局部战争再次证明， 辐射源无源定位系统是现代一体化 防空系统、 机载对地、 对海攻击以 及对隐身目 标的远程预警系统的重要组成部分。 对辐射 源的定位信息， 可以直接用于对敌武器平台的精确打击， 引导反辐射武器攻击以及建立战 场电子战斗序列（Ｏ ） Ｅ Ｂ等。
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２２ 英国防御 局〔Ｅ Ａ的 跟 ． 研究 Ｄ Ｒ ） 无源 踪探测 定位系 ６ 统１ １
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英国Ｄ Ｒ 正在开展研究的无源探测定位系统也是一种双基系统， ＥＡ 它利用英国ＢＣ Ｂ 的， 发射机发射的Ｔ 信号进行对空中目 Ｔ Ｖ Ｖ 标的探测和定位。 该系 统采用了与美国“ 沉默的哨兵” 统完全不同的探测定位技术， 系 即其采用快速傅 里叶变换（Ｆ） ＦＩ ＇ 加卡尔曼滤波器和扩展卡尔曼滤波器技术。 Ｖ Ｔ 信号由 接收系统的两个接 收信道接收， 经低噪声 Ｖ ＦＵ Ｆ Ｈ／ Ｈ 下变频单元和 Ｈ 数字接收机下变频至基带， ＦＴ Ｆ 利用 Ｆ
超高频段， 能有效地对付隐身目 其二， 标； 由于系统本身不发射电 磁能量， 有很好的隐 所以 蔽性， 能有效地抗反辐射导弹和具有很强的生命力； 其三， 由于利用商业的Ｔ 台或 Ｆ Ｖ Ｍ无 线电台 发射的信号， 系统无需配置昂贵的 发射设备， 系统成本较低。 多年来， 这种无源定位系统的独特优点引起了各国对此种无源定位技术的普遍重视 和深人研究。目前， 西方美、 法、 英、 德和澳等各国都在开展这方面的研究， 其中尤为突出 的代表系统是美国洛克希德・ 马丁公司经过 １年潜心研究的利用商业 Ｔ 信号和Ｆ ５ Ｖ Ｍ广 播信号进行探测和定位的“ 沉默的哨兵” 统、 及英国防御研究局（Ｅ Ａ正在研究的利 系 以 ＤＲ ） 用 Ｔ 信号的无源探测定位系统。 Ｖ
定出目标位置的无源探铡跟踪系统崭露头角。
利用目 身辐射信号的 标自 无源定位系统也不断采用新的技术。近年来， 除了传统的 测向定位，Ｄ Ａ定位和差分多普勒定位技术外， ＴＯ 还涌现出单站快速定位新技术， 诸如， 无 源测距、 相位变化率技术以 及利用“ 平面外” 多路径反射信号的定位技术。 本文将上述两方面的技术发展作一概要介绍。