无线电定位技术综述

陕西理工学院电子信息讲座论文

无线电定位技术

作者:***

指导教师：**

专业名称：电子信息工程

班级：电子101

学号：

2022年4月26日

无线电定位技术

摘要：无线电定位一般分为有源定位和无源定位，一般为雷达台站、通讯卫星（或侦察飞机）以及接收仪的设备的运用，通过对空间三位位置的分析再由信号的处理将其显示出来的。本文通过对雷达台站、卫星以及空间定位方法介绍及信号的调制与解调等方面的论述来说明当今定位系统（GPS）以及未来的走向做一定的分析。

关键字：有源定位；半有源定位；无源定位；雷达台站；通讯卫星；空间TODA定位技术；信号的调制与解调。

Abstract: radio positioning is generally divided into active and passive location, generally for radar stations, communications satellite ( or reconnaissance aircraft ) and a receiving instrument equipment to use, based on the analysis of space three position by the signal processing to be displayed. This article through to the radar stations, satellites and space positioning method is introduced and the modulation and demodulation of signal aspects and so on to explain current positioning system ( GPS ) and future to do some analysis.

Keywords: active positioning; semi active positioning; passive location; radar stations; communication satellite; space TODA positioning technology; signal modulation and demodulation.

引言：随着当今时代的发展，无线电技术像雨后春笋般迅速发展，经历了二十世纪的洗礼，无线电技术已经运用到了我们日常生活的方方面面。所谓无线电技术就是指在自由空间（包括空气和真空）传播的电磁波上面搭载了一些信号，并通过这些信号传送的时间、空间等方面来寻找人们需要的东西的技术。无线电定位是无线电技术的一个分支，但它却已经在我们生活的非常普遍，GPS就是一个典型应用，本综述将主要概括的介绍无线电定位的分类、设备、算法以及未来的一些个人想法。

一，无线电定位的分类

1.有源定位（active location）：亦称“辐射源定位”。用无线接收设备，接受敌方电子设备发射的电磁波来确定其位置的方法，主要有直接定位法、三角定位法、时差定位法等。

（1）直接定位法（direct location），根据一个接收点截获的信号确定发射源位置的方法。如利用人造地球卫星（或飞机）飞过被侦察的发射源上空，用窄波束天线截获其发出的信号，根据天线所指角度和卫星（飞机）所处位置确定发射源位置。一次飞行的定位精度较低。对指定空间进行多次测量，使每次接收天线观察区有重叠部份，就能提高定位精度。

（2）三角定位法（triangulation location），三角测量法是在地面上选定一系列的点,并构成相互连接的三角形,由已知的点观察各方向的水平角,再测定起始边长,以此边长为基线,即可推算各点的经纬度座标。

"三角形"测量法按照空间概念的不同,可以分为水平面三角形和竖直面三角形测量法.按照计算模型和原理的不同,它又可分为运用正弦定理和余弦定理求解一般三角形和运用正切函数求解直角三角形。

正弦定理公式：a/sinA=b/sinB=c/sinC

余弦定理公式：c=根号（a2+b2-2abcosC）

正切公式：tgA=a/b 或tgB=b/a

其中a、b分别为直角三角形的两直角边，A、B分

别为它们所对应的2个角。

（3）时差定位法（time-of-arrival location ）又称“反罗兰定位法”。用三个以上已知相对距离的机载接收点，测量同一发射源发出的信号，根据信号到达各接收点的时

间差，确定发射源的

2.无源定位（passive location），利用辐射源辐射的信号确定其位置的方法。雷达(RADAR)是无线电探测和定位这一英语字缩写后的音译。自雷达诞生以来，其技术有了长足的发展，它所能探测的目标的距离可以远至数千km以外，等效反射面积可以小于10-2m2，它对距离的测量精度可以优于1m。近期发展的雷达成像技术，对目标的分辨率已经做到只有几英寸。雷达探测目标所耗费的时间，也多在秒以下的数量级上。所有这些技术指标，都还在不断地提高。当利用电磁信号获取目标的位置信息时，总是首先想到雷达。雷达探测目标，有一点是共同的，那就是要先发射一个电磁信号，雷达实际探测的是目标对这个信号的反射回波。当人们用仿生学来研究时，雷达对目标定位就如同蝙蝠对目标的探测一样。大部分生物用眼睛对周围环境的目标定位，利用的是目标对外界的辐射，眼睛本身没有辐射信号。从这个意义上讲，利用电磁波对目标进行定位，也应该是可以不必故意发射信号的。这就是我们最早对无源定位的理解。

二，无线电定位的设备

1. 雷达台站（Radio Detection And Ranging）利用电磁波探测目标的电子设备。发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。

雷达所起的作用和眼睛和耳朵相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它

的信息载体是无线电波。事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，传播的速度都是光速C,

雷达差别在于它们各自占据的频率和波长不同。其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。

测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。

测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。测量仰角靠窄的仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。

测量速度是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应原理。雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。

2.通讯卫星（communications satellite），用作无线电通信中继站的人造地球卫星。无线通信系统的空间部分。通讯卫星转发无线电信号，实现卫星通信地球站（含手机终端）之间或地球站与航天器之间的通信。

3.侦察飞机

三，无线电空间定位法

1.单目视觉空间定位法，视觉定位是通过摄像机获取周围景物的图像，利用景物中一些自然的或者是人造的特征，通过图像处理方法得到周围环境模型来实现相机自身的位置确定。这种方法在实时数字摄像测量、机器人运动导航、飞行器主动视觉定位等领域有重要的