基于同时多批目标的未知电台反演定位

2015-12-21顾晓婕

航天电子对抗 2015年1期

顾晓婕，郑恒

（中国电子科技集团第三十八研究所，安徽合肥230088）

0 引言

外辐射源雷达可以在恶劣电磁干扰环境下，接替有源雷达，独立承担重点方向、重点地区的作战任务，为防空预警系统提供不间断的空情保障。它实际是一种特殊体制下的双／多基地非合作雷达系统，其发射站一般为位置明确的民用广播发射台或战时自主广播发射台［1-2］。电台数据库作为外辐射雷达的重要组成部分，它的建立是根据外部公开信息调研、实地勘察而不断补充的。但是，在装备的日常长期使用和机动作战时会出现新的辐射源，一般在无准确位置信息时，需要根据ADS-B信息和其他已知准确位置的电台，进行未知辐射源位置的反演定位。反演定位既可以实时计算，逐渐递归；也可以事后处理，获得辐射源位置数据，是外辐射源数据库维护的一项实用功能［3-5］。

本文针对1未知发射电台、1已知发射站和1 已知接收站组成的T2R 系统，根据接收站测得的距离和信息，使用同一时刻多批已知目标提出一种显式迭代的定位算法，使用此算法对未知发射台的定位精度可达1%CEP。

1 已有电台数据库

通过长年数据积累和多种渠道收集，我们获得了较为完善的中国及周边主要地区的调频广播台、VHF-1段电视台数据，并建库。数据库包括：1）中国大陆的调频广播电台数据、电视1～4频道电台数据；2）中国台湾地区调频广播电台数据、VHF低端电视频道电台数据；3）朝鲜、韩国调频广播电台数据、VHF低端电视频道电台数据。如表1所示。

数据库内容条目包括各台的发射频率（MHz）、电台名称、地区、省份、信号制式、发射功率、辐射方向、极化、发射地点经纬度、发射台高度（部分）等信息［6-7］。

表1 当前电台数据库数量

2 定位原理及建模解算

在获得初步的位置信息后，系统能够通过以下手段反演其位置。

1）通过空中目标的位置，借助标准值，直接反推辐射源位置。

由于空中存在大批民航目标，系统为校准内部误差配备有民航数据接收设备，能够实时获得空中民航目标GPS 位置，通过多批目标解算外辐射源的精确位置。

2）己方发射站和接收站位置已知，根据空中目标，反推未知辐射源位置。

当己方发射站和接收站位置已知时，可将另一外来电台作为未知发射站，根据接收站测得的距离和信息，使用同一时刻多批已知目标或不同时刻同批已知目标，根据相应的定位算法计算出未知发射台的位置。

对于第一种情况使用多圆交叉定位即可获得未知发射源的位置，因此，本文将针对第二种情况进行研究。

设T2R 系统如图1所示，接收站位置已知为（x0，y0）；发射站1位置已知为（x1，y1）；发射站2位置未知（x2，y2）待求解；空间存在多批目标，系统通过接入的其他技侦信息或民航数据，可以提供每一时刻自身精确的位置信息（xti，yti）；r0i表示目标i 到接收站的距离；r1i，r2i分别表示目标i到发射站1和发射站2的距离；rsi表示目标到接收站和发射站之间的距离和。ΔTi表示发射站信号经过不同路径到达接收站的时间差。则有：

图1 辐射源位置反演定位原理

输入参数：接收站位置（x0，y0），发射站1 位置（x1，y1），目标位置（xti，yti），测量距离和rs1和rs2。

解算参数：发射站2位置（x2，y2），基线长度L2。

当3批以上的目标同时被T2R 系统发现时，可用以下方程完成对发射电台2的定位：

将式（2）写为如下线性方程：

式中，

上式表示的方程构成了一个非线性方程组。为了求解这个方程组，首先将L2看作是一已知量，发射站位置由下式决定：

记：

目标估计位置为：

式中，

将式（5）代入L2表达式中，有：

式中，

将求解得到的L2代入公式（6）中可将目标位置（x2，y2）求解出来。

3 实验论证

通过构建的1未知发射电台、1已知发射站的双源定位实验平台，验证本文提出的定位处理方法。已知发射站1位于（10km，22km），接收站位于（0，0），一定空域内同时出现的三批目标T36、T96 和T154 的位置信息由技侦提供。根据每一时刻同时出现的三批目标对未知反射站2进行定位。实验部署和飞机航迹如图2所示。