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无线电测向技术
发布日期:2017-04-05 22:07:42

无线电测向是依据电磁波传播特性,使用仪器设备测定无线电波来波方向的过程。测定“来波方向”,是指测向机所在地实在的电磁环境中电波达到的方向,无线电测向,通常的最终目的是要确定“辐射源的方向”和“辐射源的具体位置”。


无线电测向技术简介

测定电波来波方向,往往需要以几个位置不同的测向站(台)组网测向,用各测向站的示向度(线)进行交汇。条件允许时,也可以用移动测向站,在不同位置依次分时交测。




无线电测向的方法

无线电测向一般有以下几种方法:



2.1、幅度比较式测向体制

幅度比较式测向体制的工作原理是:依据电波在行进中,利用测向天线阵或测向天线的方向特性,对不同方向来波接收信号幅度的不同,测定来波方向。
幅度比较式测向体制的特点:测向原理直观明了,一般来说系统相对简单,体积小,重量轻,价格便宜。存在间距误差和极化误差,抗波前失真的能力受到限制。频率覆盖范围、测向灵敏度、准确度、测向时效、抗多径能力和抗干扰能力等重要指标,要根据具体情况做具体分析。

2.2、干涉仪测向体制

干涉仪测向体制的测向原理是:依据电波在行进中,从不同方向来的电波到达测向天线阵时,在空间上各测向天线单元接收的相位不同,因而相互间的相位差也不同,通过测定来波相位和相位差,即可确定来波方向。在干涉仪测向方式中,是直接测量测向天线感应电压的相位,而后求解相位差,其数学公式与幅度比较式测向的公式十分相似。
相关干涉仪测向:是干涉仪测向的一种,它的测向原理是:在测向天线阵列工作频率范围内和360度方向上,各按一定规律设点,同时在频率间隔和方位间隔上,建立样本群,在测向时,将所测得的数据与样本群进行相关运算和插值处理,以获得来波信号方向。
干涉仪测向体制的特点:采用变基线技术,可以使用中、大基础天线阵,采用多信道接收机、计算机和FFT技术,使得该体制测向灵敏度高,测向准确度高,测向速度快,可测仰角,有一定的抗波前失真能力。该体制极化误差不敏感。干涉仪测向是当代比较好的测向体制,由于研制技术较复杂、难度较大,因此造价较高。干涉仪测向对接收信号的幅度不敏感,测向天线在空间的分布和天线的架设间距,比幅度比较式测向灵活,但又必须遵循某种规则。例如:可以是三角形,也可以是五边形,还可以是L形等。

2.3、多普勒测向体制

多普勒测向体制的测向原理:依据电波在传播中,遇到与它相对运动的测向天线时,被接收的电波信号产生多普勒相应,测定多普勒效应产生的频移,可以确定来波的方向。
为了得到多普勒效应产生的频移,必须使测向天线与被测电波之间做相对运动,通常是以测向天线在接收场中,以足够高的速度运动来实现的,当测向天线完全朝着来波方向运动时,多普勒效应频移量(升高)最大。
多普勒测向,通常不是直接旋转测向天线,因为这在工程上难于实现,它是将多个天线架设在同心圆的圆周上,电子开关顺序快速接通各个天线,等效于旋转测向天线。人们称这种测向机为准多普勒测向机。
多普勒测向体制的特点:可以采用中、大基础天线阵,测向灵敏度高,准确度高,没有间距误差,极化误差小,可测仰角,有一定的抗波前失真能力。多普勒测向体制的缺欠是抗干扰性能较差,如:遇到同信道干扰、调频调制干扰时,会产生测向误差。该体制尚在发展之中,改进会使系统变得复杂,造价会随之升高。

2.4、到达时间差测向体制

到达时间差测向体制的测向原理:依据电波在行进中,通过测量电波到达测向天线阵各个测向天线单元时间上的差别,确定电波到来的方向。它类似于比相式测向,但所测量的参数是时间差,而不是相位差。该测向体制要求被测信号具有确定的调制方式。
到达时间差测向体制的特点:测向准确度高,灵敏度高,测向速度快,极化误差不敏感,没有间距误差,测向场地环境要求低。但是抗干扰性能不好,载波必须有确定的调制,目前应用尚不普及。

2.5、空间谱估计测向体制

空间谱估计测向体制的测向原理:在已知坐标的多元天线阵中,测量单元或多元电波场的来波参数,经过多信道接收机变频、放大,得到矢量信号,将其采样量化为数字信号阵列,送给空间谱估计器,运用确定的算法求出各个电波的来波方向、仰角、极化等参数。
空间谱估计测向体制的特点:空间谱估计测向技术可以实现对几个相干波同时测向;可以实现对同信道中、同时存在的多个信号,同时测向;可以实现超分辨测向;仅需要很少的信号采样,就能精确测向,因而适用于对跳频信号测向;可以实现高测向灵敏度和高测向准确度;测向场地环境要求不高,可以实现天线阵元方向特性选择及阵元位置选择的灵活性。以上空间谱估计测向的优点,正是传统测向方法长期以来存在的难题。
空间谱估计测向系统尚在研究试验阶段。在这个系统中,要求具备宽带测向天线,要求各个天线阵元之间和多信道接收机之间,电性能具有一致性。此外还需要简捷高精度的计算方法和高性能的运算处理器,以便解决实用化问题。

2.6、沃特森-瓦特测向体制

响应速度快,可抗波道干扰,实现起来比较简单,属于幅度比较式测向的一种。但是测向准确度、测向灵敏度低,抗波前失真能力差。因为测向天线阵列用的是小基线天线,尺寸较小,所以很适合用在手持、车载式的测向设备上。

2.7、乌兰韦伯测向体制

灵敏度与准确度高,有很强的分辨能力,能很好地抵抗波前干扰及其他干扰等,是使用比较广泛的一种测向机。但是对测向场地要求高,建设难度大,造价高。

测向算法性能比较



测向体制 测向灵敏度 测向准确度 最小测量时间 复杂度
幅度比较式测向 需实际分析 需实际分析
沃森-瓦特测向 较低 较低 较快 较低
干涉仪测向
多普勒测向 较高 较高 较快 很高
乌兰韦伯测向 较高 较高 较快
TDOA测向 较高 较高 较快 较高
空间谱估计测向 较高 较高 较高



无线电测向运动

无线电测向运动做为一项竞技体育项目,同其它竞技体育项目一样,具有鲜明的竞技特征。具体来说,一是参加者必须共同遵守统一的竞赛规则,二是竞赛活动表现出强烈的竞争特点,三是每一个参加者在赛前和竞赛过程中要采取一系列措施,力求使自己的体力、智力、技术在比赛中得到最好的表现和发挥,以创造优异成绩,压倒对手,夺取胜利。竞技体育的这些特点表明它不同于娱乐和游戏,也不同于健身体育和康复体育。它要求参加者从事系统的科学的训练,全面掌握各种技术,锻炼并提高自己的体力和智力去适应运动竞赛的需要。无疑,技术训练是任何一项竞技体育运动员训练的重要内容之一。