6第三章及第四章(第六次课)

北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所第三章第三章方向测量和定位原理方向测量和定位原理北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾一、典型的测向技术、典型的测向技术•环形天线测向法•多普勒测向技术•多波束测向法•阵列测向与空间谱估计技术二、对辐射源的定位技术•无源定位技术概述•测向交叉定位技术北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾一、环形天线测向技术、环形天线测向技术环形天线测向法北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾二、多普勒测向技术二、多普勒测向技术多普勒测向原理多普勒频率变化曲线示意图北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾三、多波束测向法多波束测向法多波束测向法北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾四、阵列测向与空间谱估计技术高分辨阵列测向系统示意框图北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾五无源定位技术分类•按观测站数目分：五、无源定位技术分类按观测站数目分•多站无源定位•单站无源定位单站无源定位•按无源定位的技术体制分：•测向交叉定位测向交叉定位•时差无源定位•频差无源定位•频差无源定位•各种组合无源定位等等北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾六、无源定位技术用途•（1）情报侦察监视需要•（1）情报侦察监视需要•（2）作为预警探测的一种手段•（3）为武器系统提供瞄准信息•（4）为信号的分选识别提供依据（4）为信号的分选识别提供依据北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾七测向交叉定位技术七、测向交叉定位技术测向交叉定位原理图北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾七、测向交叉定位技术七、测向交叉定位技术减少虚假定位的方法与途径•1）在信号分选和识别基础法与途径：的基础上，区分不同的定位线，从而消除虚假定位点。定位点。•2）在机载侦察条件下，多次测向并鉴别真假辐虚假定位点的产生射源。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所本次课内容提纲本次课内容提纲本次课内容提纲本次课内容提纲对辐射源的定位技术一、对辐射源的定位技术•时差定位技术•其他多站定位技术•其他多站定位技术•单站无源定位技术二、信号处理与电子侦察系统二、信号处理与电子侦察系统北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所本次课问题本次课问题本次课问题本次课问题1简述单站测角定位原理1.简述单站测角定位原理2.信号处理器担当的三个基本任务是什么？北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所三对辐射源的定位技术时差定位技术三、对辐射源的定位技术时差定位技术1.时差定位的基本原理时差无源定位技术（TDOA）是通过测量（TDOA）是通过测量辐射源到达不同侦察站的信号时间差，实对标射定现对目标辐射源的定位技术。图15时差双曲线由于其实际上是“罗兰导航”技术的反置因而又称为“反图15时差双曲线技术的反置，因而又称为“反罗兰”技术。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所三对辐射源的定位技术时差定位技术三、对辐射源的定位技术时差定位技术设两侦察站（机）在x轴上两站距离为L称为定位基线坐1.时差定位的基本原理设两侦察站（机）在x轴上，两站距离为L，称为定位基线，坐标系的原点为其中点，如图15。假定某时刻发射的信号分别经t1和t2时间后被1站和2站接收，两站收到同一辐射源信号的时间差为。12tttΔ=−上式两边同乘以光速c得对应的距离差。12rctΔ=Δ从几何知识可知，在同一平面上某一固定的距离差可以确定一条以两个侦察站为焦点的双曲线。222221xyrLr−=Δ−Δ44rLrΔΔ北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所三对辐射源的定位技术时差定位技术三、对辐射源的定位技术时差定位技术定位模糊现象1.时差定位的基本原理•如果平面上有三个侦察站，可以确定两条双曲线，这两条双曲线在平面上最多只能有两个交点如果只有个交点则不存在定定位模糊现象在平面上最多只能有两个交点。如果只有一个交点，则不存在定位模糊；如果存在两个交点，这两个交点位置必然是分布在基线的两侧，也即存在定位模糊。排除模糊的两种方法•1)再增加一个侦察站，得到另外一条双曲线，三条双曲线交于一点，从而消除模糊；•2)在某一个侦察站上增加测向系统，通过测向判断消除模糊点。2)在某个侦察站上增加测向系统，通过测向判断消除模糊点。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所三对辐射源的定位技术时差定位技术三、对辐射源的定位技术时差定位技术维空间定位的情况1.时差定位的基本原理三维空间定位的情况两个侦察站测量得到的距离差可以确定一个回转双曲面该曲线与第个侦察站得到的时差转曲面相交于两点三个侦察站可以确定两个回转双曲面相交得到的一条曲线辐射源必定位于两点中的点该曲线与第4个侦察站得到的时差回转双曲面相交于两点辐射源必定位于两点中的一点北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所三对辐射源的定位技术时差定位技术三、对辐射源的定位技术时差定位技术1.时差定位的基本原理图16双曲线时差定位原理北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所三、对辐射源的定位技术时差定位技术三、对辐射源的定位技术时差定位技术1时差定位的基本原理1.时差定位的基本原理双曲线时差定位系统组成：通常的双曲线时差定位系统由一个中心站和两个以上的辅助站组成，其定位原理如图16所示。中心站和两个以上的辅助站组成，其定位原理如图16所示。a、中心站和各辅助站的位置都已知；定位条件a、中心站和各辅助站的位置都已知；b、都接收辐射源信号；C、相应测得同一辐射源发射脉冲信号到达主站和各辅助站的时间差。定位如图16，主站C和一个辅助站A测得的时间差正比于辐射源到这两个站的距离差，从而可以确定一条以这两站位置A,C为焦点的双曲线L1。主站C和另一辅助站B侧得的时间差也可确定一条双曲线L2。方法这两条双曲线的交点即是辐射源所在的位置。由此可见，双曲线时差定位系统至少需要由三个接收站组结论由此可见，双曲线时差定位系统至少需要由三个接收站组成，才能实现对同一平面内的辐射源目标定位。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所三对辐射源的定位技术时差定位技术三、对辐射源的定位技术时差定位技术1.时差定位的基本原理•配对问题：三个侦察站必须针对同一个脉冲计算时差侦察站间的脉冲配对问题•配对问题：三个侦察站必须针对同个脉冲计算时差•有几种情况会引起时差配对的困难：•1）站间的基线距离太长•1）站间的基线距离太长•2）辐射源的脉冲重复周期（PRI）太短；•3）多个辐射源照射时须同时考虑分选和配对问题•3）多个辐射源照射时须同时考虑分选和配对问题。•4）侦察站之间必须进行数据或信号的通信。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所三对辐射源的定位技术时差定位技术三、对辐射源的定位技术时差定位技术1.时差定位的基本原理到达时间差定位技术的主要特点：定位精度高，且与脉冲频率无关，有利于形成准确航迹准确航迹。侦察系统可以采用宽波束天线，同时覆盖一定的方位扇区，天线不需扫描。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所三对辐射源的定位技术时差定位技术三、对辐射源的定位技术时差定位技术2.定位误差分布与构型分析图17三站时差定位系统的误差分析北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所三对辐射源的定位技术时差定位技术三、对辐射源的定位技术时差定位技术2.定位误差分布与构型分析三站时差定位系统的误差分析结论•由于实际的时差测量总是存在误差的，因此也会使得时差定位的结果产生误差。与其他定位方法不同的是，时差定位系统产生的误差与侦察站的位置构型具有密切关系假定时差精度10ns可以计算得到三站构型条件下系。假定时差精度10ns，可以计算得到三站构型条件下的定位误差分布如图17所示。•三站时差定位系统在站—站连线方向上定位误差无穷大，在其侦察站三角形的钝角对应方向定位精度较高。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所三对辐射源的定位技术时差定位技术三、对辐射源的定位技术时差定位技术2.定位误差分布与构型分析图18“Y”形四站时差定位系统的误差分析图18“Y”形四站时差定位系统的误差分析北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所三对辐射源的定位技术时差定位技术三、对辐射源的定位技术时差定位技术2.定位误差分布与构型分析图19倒“T”形四站时差定位系统的误差分析图19倒“T”形四站时差定位系统的误差分析北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所三对辐射源的定位技术时差定位技术三、对辐射源的定位技术时差定位技术2.定位误差分布与构型分析四站时差定位系统的误差分析结论•四站“Y”形布站可以得到全方向较为均匀的定位精度，而倒“T”形布站在“T”形顶端的定位精度较高，但是在三个侦察站连线方向上定位精度较差。•如果要对重点区域实施高精度定位，应使得布站形式如“T”形方式；如果要取得全方向较好的定位精度，应选择“Y”形布站。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所三对辐射源的定位技术时差定位技术三、对辐射源的定位技术时差定位技术3.时差定位系统的装备应用由于时差定位系统的精度高，同时采用宽波束天线使得其截获概率较高，因此在电子侦察定位中得到了较好的应用。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所三对辐射源的定位技术时差定位技术三、对辐射源的定位技术时差定位技术1）地面时差定位电子侦察系统3.时差定位系统的装备应用1）地面时差定位电子侦察系统图20捷克“维拉”-E系统北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所三对辐射源的定位技术时差定位技术三、对辐射源的定位技术时差定位技术3.时差定位系统的装备应用1）地面时差定位电子侦察系统介绍---捷克“维拉”-E系统•手段：时差定位技术(TDOA)•功能：“维拉”E系统能接收处理和识别各种机载/舰捷克维拉E系统•功能：维拉-E系统能接收、处理和识别各种机载/舰载和陆基雷达、电子干扰机、敌我识别装置、战术无线电导航系统(即“塔康”)、数据链、二次监视雷达、航空管制测距仪和其他各种脉冲发射器发出的信号•工作方式：空中目标监视、地面/水面目标侦察、早期预警和频率活动情况监视警和频率活动情况监视