无源定位方法及其精度研究

０ 引
言
由用 户使 用 的设备 。 双 星 系 统 采 用 的是 主动 定 位 方 式 ， 当用 户 需 要 定 位 时 ， 有 用 户 终 端 主 动 向地 面 控 制 中 心 发 出 定 位 请 求 ， 现
近年来 ， 星导航技 术得 到越来 越广 泛 的应用 ， 卫 日 益 显示 了卫 星 导 航 的 巨 大 优 越 性 和 其 在 经 济 军 事 领 域
的重 大 作 用 。卫 星 导 航定 位 系统 是 以 空 间 为 基 准 点 ， 用
地面控制中心根据用 户请 求信 号 ， 测量并计 算用户到 ２
颗 卫 星 的距 离 ， 将 计 算 结 果 上 星 广 播 ， 并 由用 户 终 端 接 收 ， 而 实 现 定 位 。 由 于 有 限 的 卫 星 数 目（ 从 ２颗 工 作 ， １
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ｐａ ｓｖ ｓ ｔｏ ｎｇ ｓ ｕ ｙ ｏ ａ ａ ｅ ｌｔ ｏ ｉｉ ｎｉ ｙ ｔ ｍ ｓ ｉ ｅ ｐｏ ｉｉ ｎｉ ｔ ｄ ｎ ｄｕ ｌｓ ｔ ｌｉｅ ｐ ｓ ｔｏ ｎｇ ｓ ｓ ｅ
Ｚ ａ ｇ Ｙｉ Ｚ ａ ａ ｓ ｎ Ｗ ａ ｇ Ｙｏ ｇ ｈ ｎ ｈ ｎ ｈ ｏ Ｓｈ ｏ ｏ ｇ ｎ ｎ ｓ ｅｇ
分 析和仿真表 明 ， 采用该方法 可以实现无源定位 ， 并且 定位精度可 以达 到一般 的导航要求 ， 以该方法 可行 ， 所 为发展 我 国的卫 星定位 导航系统提供了一种新 的思路 。 关键 词 ：双 星定位 系统 ；伪 卫星 ；差分技术 ；仿真
中 图分 类 号 ：Ｐ ２ ２８ 文 献标 识 码 ：Ａ
ｏｕｒ ｃ ｕｎｔ ． ｏ ｙ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：ｄ ａ ａ ｅｌ ｅ ｐ ｓｔ ｎ ｎ ｙ ｔ ｍ ； ｐ ｅ ｕ ｏ ｉ ｓ ｄ ｆｅ ｅ ｔ ｌｔ ｃ ｎ ｌｇ ； ｓｍｕ ａ ｉｎ ｙ ｒ ｓ ｕ ｌｓ ｔ ｌ ｔ ｏ ｉ ｏ ｉｇ ｓ ｓ ｅ ｉ ｉ ｓ ｄ ｄ ｌ ｅ ； ｉｆｒ ｎ ｉ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｔ ａ ｉ ｌｔ ｏ

无源编缆钢尺定位系统工作原理-回复无源编缆钢尺定位系统（passive cable encoder system）是一种用于测量和定位物体的技术。

它利用钢尺和编码器相结合的方式，能够提供高精度的测量结果。

本文将介绍无源编缆钢尺定位系统的工作原理，并逐步回答该主题。

第一步：了解无源编缆钢尺定位系统的组成部分无源编缆钢尺定位系统由三部分组成：测量装置、测量对象和数据处理系统。

测量装置包括钢尺和编码器。

钢尺通常由高强度不锈钢制成，具有较长的尺寸，用于覆盖被测对象的一部分。

编码器是一种用于转换机械运动为电子信号的装置，它连接在钢尺上，并通过不断记录钢尺上的位置变化。

测量对象是需要进行定位的物体。

它可以是一个机器人、一个移动装置或其他需要精确定位的物体。

数据处理系统是用于接收和处理编码器传输的信号的系统。

它能够转换和解析编码器的信号，并计算出物体的位置。

第二步：理解无源编缆钢尺定位系统的测量原理无源编缆钢尺定位系统利用钢尺上精确的刻度来确定物体的位置。

编码器记录钢尺上的位置信息，并将其转换为电子信号。

钢尺上的刻度可以通过不同的方式进行测量，例如光学测量、磁性测量或电容测量。

无论使用何种测量方式，编码器都能够将钢尺上的位置信息转换为电子信号。

当物体移动时，钢尺上的位置信息也会随之变化。

编码器记录这些变化，并将它们转换为电子信号，从而提供物体的准确位置。

第三步：描述无源编缆钢尺定位系统的工作过程1. 初始化：在开始使用无源编缆钢尺定位系统之前，需要对其进行初始化。

这包括将测量装置与测量对象进行连接，并将数据处理系统设置为初始状态。

2. 数据记录：当物体移动时，钢尺上的刻度发生变化。

编码器通过记录这些变化，并将其转换为电子信号。

这些信号随后传输到数据处理系统进行处理。

3. 数据处理和定位：数据处理系统接收到编码器传输的信号后，通过解析信号并进行计算，确定物体的当前位置。

这可以通过比较初始位置和钢尺上的刻度变化来实现。

沈 爱 国 ， 秋 喜 姜
（ 放 军 电子 工程 学 院 ， 肥 ２ ０ ３ ） 解 合 ３ ０ ７
摘要 ： 介绍了到达时差无源定位的基本方法 ， 以四站定位为例 ， 具体分析 了到达时差无 源定位精 度问题 ， 并通过计算
机 仿 真 给 出 了 几 种 典 型 布 站 情 况 下 几 何 精 度 因子 分 布 图 。
ｅ ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ｒｃ ｄ ｍｔｏ ｆｐ ｅ ｉｓｏ （ ｎ ｓ ｔ ｅ ｇ ｏ ｔ ｉ ｉ ｉ ｎ ｏ ｒ ｃ ｓ ｉ ｎ ＧＤＯＰ）ｉ ｅ ｅ ａ ｐ ｃａ ｔ ｔｏ ａ ｏ ｔ ｈ ｏ ｇ ｏ ｐ ｔ ｒ ｎ ｓ ｖ ｒ ｌ ｅ ｉ ｌ ａ ｉ ｎ ｌｙ ｕ ｒ ｕ ｈ ｃ ｍ ｕ ｅ ｓ ｓ ｔ
ｓ ｍ ｕｌ ｔｏｎ ｉ ａｉ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ： ｓ ｉ ｏｃ ｔｏ ｔｍ ｅ ｄｉｆ ｒ ｎ ｅ ｏｆａ ｒｖａ ； ｔ ｔｏｎ ｌ ｙ ｕｔ ｇ ｏ ｔ ｉ ｄ ｍｔｏ ｆ ｐ ｅ ｉ— ｄｓ ｐａ ｓｖｅ ｌ ａ ｉ ｎ； ｉ ｆｅ ｅ ｃ ｒ ｉ ｌ ｓ ａ ｉ ａ ｏ ； ｅ ｍｅ ｒｃ ｉ ｉ ｎ ｏ ｒ ｃｓ
个时延 差 值形 成 以测 出时延 差值 的 ２个站连 线作 为
轴线 的 １个旋 转双 曲 面 ， 两个 旋 转 双 曲 面相 交 得 到
分 析 。在 多站 测量 到 Ｔ ＯＡ 数 据之 后 ， Ｄ 需要 求解 １ 组非线 性 方程 组才 能够得 到辐 射 源的位 置 。本 文首
收 稿 日期 ： ０ ６ ０ ８ ２ ０ —１ —２ Ｓ Nhomakorabeaｏｎ ｉ
０ 引 言
无源 定位 系统 本 身不 发射 电磁波 ，完全 是 被动
工作 的 ，因此具 有 隐蔽 性 好 的优 点 ，对 于 提 高 系统

Ｋｅ ｒ ｓ ｓｎ ｌ ｂ ｅｖ ｒ ｐ ｓｉｅｌｃ ｔ ｎ； ｉｉａ ｎ ｅｆｒ ｍｅｅ ｉｅｔｏ ｉｄｎ ； ｈ ｓ ｉｆｒｎ ｅ ｒ ｔ ｙｗｏ ｄ ： ｉｇ ｅｏ ｓｒ ｅ ； ａｓｖ ｏ ａｉ ｄｇｔｌｉｔｒｅ ｏ ｔｒ ｒｃｉｎ ｆｎ ｉｇ ｐ ａｅ ｄｆｅｅ ｃ ； ａｅ ｏ Ｉ ｄ
２ １ 可变基 线 测相位 差 变化率 定位 原理 ． 假 设单 站平 台静 止 ， ： 则
（） ＝ Ａｄ ＋ ｆＪｉＯ ｆ＝２ ／Ｅ ０ （）ｓ ｎ
（） ｎ Ａ ｄ ＋ｖ） ｉＯ ｆ ＝２ ／ （ ０ ｔｓｎ
（） １
（） ２
（） ｆ为单 调 线性 递 增 的相 位 差 ， ｔ在 频 域 上 提 （） 取 能 够提 高对信 号 的适应 能 力 。 ¨， 对 进 行求 导得 ；
ｆ
式中 ￡ ＝虫 （） 为相位差变化率
。
男 。 究 员 ， 要从 事 电子 对 抗 工 作 。 表 论文 ３ 研 主 发 Ｏ余 篇 。
中 图分类号 ： ＴＮ ７ ９１ 文献标 识码 ： Ａ
Ａ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｆ ｆ ｓ ｎ ｇ ｅ ｉｉ ｎ ｓｎｇ ｅ ｏ ｓ ｒ ｅ ｓ ｉ ｅ ｎ ｗ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ａ ｔ ａ ｄ ｈｉ ｈ ｐｒ ｃ ｓｏ ｉ ｌ ｂ ｅ ｖ ｒ ｐａ ｓｖ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ａ ｔｈ ｇ ｒ ｃｓｏ ｉ ｇ ｅ ｏ ｓ ｒ ｅ ａ ｓｖ ｏ ａ ｉ ｎ ａｇ ｒｔ ｍ ｎ ｅ ｏ ｓｇ ａ— ｏ ｏ ｓ ａ ｉ ｓｒ ｃ ： ｆ ｓ ｉｈ ｐ ｅ ｉｉｎ ｓｎ ｌ ｂ ｅ ｖ ｒ ｐ ｓ ｉｅ ｌｃ ｔｏ ｌ ｏ ｉ ｈ ｕ ｄ ｒａ ｌ ｗ ｉ ｎ ｌｔ ｍ ｉｅ ｒ ｔｏ
方法 ， 求平 台机 动性能好 （ 要 主要是平 台运 动速 度高 ） 、 鉴相精 度高 。本文 提 出的基 于可变基 线数 字 干涉仪 的 单站无 源定 位的算 法 和 系统 设 计方 案 技 术 ， 平 台 的 对

无源雷达的定位原理无源雷达是一种无需发射信号而能够获取目标位置的定位技术。

其原理是基于天线接收到目标发射的无线电波，通过信号处理和计算，可以计算出目标的位置和速度信息。

无源雷达主要由两个部分组成：接收天线和信号处理器。

接收天线会接收到目标发射的信号，并传送到信号处理器中进行处理分析。

信号处理器需要进行频谱分析、多普勒分析和时域分析等操作，对接收到的信号进行加工处理，通过多种算法计算出目标的距离、速度以及方位角等信息。

其中，频谱分析是无源雷达定位的关键技术之一。

通过对接收到的信号进行频谱分析，可以得到频域信息。

在接收目标信号时，无源雷达会接收到多种频率、不同相位和不同功率的信号，而这些信号都会对目标位置和速度的计算产生影响。

因此，无源雷达需要通过频谱分析和计算，识别出所有信号的信息，再进行处理后确定目标位置和速度。

另一个重要技术是多普勒分析。

当目标向雷达靠近或远离时，目标发射的信号会发生多普勒频移。

这种频移可以通过多普勒分析技术来计算出目标的速度信息。

同时，多普勒分析也可以用于识别并过滤掉各种杂波和背景噪声，从而提高雷达的定位精度。

总的来说，无源雷达的优点在于对空间目标主动隐蔽，无需信号发射，避免了被探测的风险。

但是也存在一些局限性，比如需要目标自发射信号，目标发射器的功率和发射方式需满足雷达系统的接收条件等。

此外，信号的识别和处理算法设计也是无源雷达技术发展的重要方向。

总之，无源雷达的定位原理是基于目标发射信号被接收后的信号处理和分析，识别出目标的位置、速度、方位角等信息。

该技术的优点在于能够有效隐蔽目标，但也有其局限性，需要继续进行相关技术研究和探索。

无源雷达的定位原理一、引言无源雷达是一种新兴的无线电定位技术，相比传统的有源雷达具有低成本、低功耗、方便部署的优势。

本文将详细介绍无源雷达的定位原理，包括工作原理、技术挑战以及应用场景等内容。

二、工作原理1. 无源雷达概述无源雷达基于接收来自目标的环境噪声信号，通过处理和分析这些信号来实现目标的定位。

无源雷达的核心思想是利用目标本身发射的信号或周围环境中的信号，而不是使用有源雷达一样的发射信号，从而实现定位。

2. 接收系统无源雷达的接收系统包括天线、前端放大器和信号处理器等组件。

天线用于接收环境噪声信号，并将其输入到前端放大器中。

前端放大器负责将接收到的微弱信号放大到能够被信号处理器处理的水平。

3. 信号处理器信号处理器是无源雷达的重要组成部分，其功能是对接收到的信号进行处理和分析，从而实现目标的定位。

信号处理器通常包括信号增强、时频分析、目标识别和定位等模块。

其中，时频分析模块用于提取信号的时延和频率特征，目标识别模块用于判断目标的类型，定位模块利用时延和频率特征计算目标的位置。

三、技术挑战1. 环境噪声由于无源雷达依赖接收环境噪声的特点，环境噪声的干扰成为技术挑战之一。

环境噪声来源复杂、幅度较小，如何在弱信号中提取出目标信号成为一个难题。

2. 目标识别无源雷达需要通过信号处理器对目标进行识别和分类，但不同目标的信号特征各异，如何准确地识别目标成为技术挑战。

3. 定位精度无源雷达的定位精度受到多种因素的影响，如环境噪声、信号功率和天线的角度等。

提高定位精度是无源雷达技术发展的关键挑战之一。

四、应用场景1. 航空领域无源雷达在航空领域中有广泛应用。

例如，无源雷达可以用于飞机的自主导航、空中交通管制和飞机的隐身技术等方面。

2. 智能交通无源雷达可以应用于智能交通系统中。

通过将无源雷达安装在红绿灯或者路边，可以实现对交通流量、车辆速度等信息的实时监测和分析。

3. 安防监控无源雷达在安防监控领域也有着重要应用。

依靠 接收 目标 反射 的外来 辐射 源信 号对 目标 进行 定位 。 １无源 雷达 的定 位技 术
无源 雷达 进行 目标 定位 需要 完成 以下三个 步 骤 ：第一 是 目标测 向，基
本思 想是 利用 阵列 完成 目标方 位估 计 （Ｏ ） ，同 时还可 以利 用阵 列测 量 目 ＤＡ
蓁Ａ Ｖ
单 个 无 源 观 测 站 目标 定 位 问题 研 究
丁 卫 安
（ 桂林 空军学院 广 西 桂林 ５ １０ ） ４ ０ ３
摘
要： 无 源雷达本 身不发射 电磁波 ，而 是利用广播 、 电视外 部信号作 为辐射源照射 目标来估 计出 目标位 置并 以此来跟踪 目标 。因为雷达 自身 不需要发射信
矩 阵形 式
Ｈ ｋＢ ｘ＝ （ ３）
堕 卜 一 数 字
匾
信
处 号 理
备
端 终 设
备
把 Ｈｑ 观 测 矩 阵 ，若 能从 上 式 中求 出状态 矢 量 Ｘ， 该系 统 就 能对 目 ｕ作 ｋ 标进 行 定位 ，因此 通过 对观 测矩 阵 的分析 就 可以确 定系 统是 否有解 。
０引言
等 测量 数据 。在 这些 无源 测量 信息 中 ，似 乎 只有通 过ＤＡ ０ 测量 才能获 得 目标 的位 置和运 动信 息 ，但用 ＤＡ Ｏ 只能 描述 目标 所在 的方 向 ，无法确 定 目标 的距 离 ， 也就 是无 法确 定 目标 的 实际 位置 。而要 实现 目标 的 完全 定位 ， 则在测 量 ＤＡ 同时 ，必须 同 时测量 目标 反射 信号 的 多普勒频 率 或者相 邻脉 冲反射 Ｏ的 信 号 的时 间差 如 图２ 示 的系统 中 ，设 Ｋ 所 时刻 目标 的Ｄ Ａ Ｏ 的观 测 角是 ｋ ，在 极 坐 标系 中 目标 的位 置 可用矢 量ｒ 描述 。航 路捷 径点 为Ｊ （ 观测 点到 目标航 ｋ 从 路 的最 近距 离 点 ） ，设观 测 点到 捷径 点Ｊ 的位 置矢 量为 ｒ ，从捷 径 点Ｊ 目 ｃ 到 标 处 的矢 量 为Ｓ＝ ｋｒ 。从ｋ １ ｋｒ —ｃ 一 时刻 到ｋ 时刻 的位 移 为ｄ ＝ｋｒ 一 。 目标 的 ｋｒ —ｋ １ 位 置可 以 由矢 量ｒ 来表 示 ，而 目标 的速 度 可 以用 矢 量ｄ来 表示 。 ｋ ｋ 定 义航 迹法 线 的 偏角 如 图２ 示 为 ０，则 直 线运 动 目标 的 运动 状态 完 所 全 可 由Ｊ ｋ ｋ ０四 个参 数来 描 述 ，其 中Ｊ ｏ决 定运 动 目标 的航 向 ， 、ｓ 、ｄ 、 、 ｓ 决定 目标 的位 置， ｄ决 定 目标 的速 度 。在 图２ 示系 统 中，描 述运动 目标 ｋ ｋ 所 的状 态 （ 位置 ，速度 ，航 向等 ）矢 量定 义为

地固坐标系 （ Ｃ Ｆ），空基平 台 ＮＥ ＥＥ Ｄ坐标系 ，平台 载体坐标系 ，平台天线坐标 系。其 中 ，平 台载体 坐标 系是平 台 ＮＥ 坐标系与天线坐标系进行坐标变换 的 Ｄ 中间系 ，以平 台 ＮＥ 坐标系为参照测量平 台的三个 Ｄ 姿 态角决定 了平 台载体坐标系与平 台 Ｎ Ｄ 坐标 系的 Ｅ 变换关 系【。 Ｅ Ｅ ３ 而 Ｃ Ｆ和平 台 Ｎ Ｄ坐标 系之 间的转换 １ Ｅ
空 基 平 台 无 源 定 位 精 度 分 析
武 宜川 ，潘 冠华 ，罗双喜
（ 中国船舶重 工集 团公 司江苏 自动化研究所 ，江苏 连云港 摘 ２２０ ２ ０６） 要 ：针 对三维空间 内的空基平 台对海面 目标 的无源定位 问题 ，在考虑 了多种测量误 差因素的条件 下 ，建立 了
定位模 型，分析 了 各种测 量误 差对最终定位精度 的影响 。仿真 实验表 明 ，所采用的定位精度分析 方法能够有 效的
第３ 卷 ２
第２ 期 指挥控制 与仿 Ｃ ｍｍａ ｄ Ｃｏ ｇｏ ＆ Ｓｉ ｌ ｔ ｎ ｏ ｎ ｎ ｌ ｍｕ ａｉ ｏ
Ｖ＿ －２ ＮＯ ２ ０ ３ ｌ ． Ａｐ ２ ０ ｎ ０１
２１ ０ ０年 ４月
文 章 编 号 ： １７ ・８ ９２ １）２０ ８ ・４ ６ ３３ １（０ ００ －０ ９０
Ａｎ ｌ ｓｓＯ ａ ｓｖ Ｏ ａ ｉｎ Ａｃ ｕ ａ ｙｂ ｒｂ ｓ ｄＰ ａ ｆｒ ａｙ ｉ ｆ ｓｉ ｅＬ ｃ ｔ ｃ ｒ ｃ ｙ Ａｉ． ａ ｅ １ｔｏ ｍ Ｐ ｏ
Ｗ Ｕ ． ｈ ａ ． ＡＮ ａ ． ｕ ． ＵＯ ｈ ａ ｇ ｘ Ｙｉ ｕ ｎ Ｐ ｃ Ｇｕ ｎ ｈ ａ Ｌ Ｓ ｕ ｎ ．ｉ
（ ａｇｕＡ ｔｍａｉ ｅｅｒｈＩｓｔｔｏ ＳＣ Ｌａｙ ｎ ａ ｇ ２ ０ ６ Ｃ ｉａ Ｊ ｎ ｓ ｕｏ ｔ ｎＲ ｓａｃ ｔｕｅ ｆ Ｉ ， ｉｎ ｕ ｇｎ ２ ０ ， ｈｎ） ｉ ｏ ｎｉ Ｃ ２

图 ２ 辐射源与观测位置的运动几何关系模型 ห้องสมุดไป่ตู้
Ｆｉ． Ｔｈ ｅ ｍ ｅｒ ｅａｉｎｄａ ｒｍ ｆｅ ｔｅ ｎ ｇ２ ｅｇ ｏ ｔｙ ｒｌｔ ｉｇ ａ ｏ ｍｉ ｒａ ｄ ｏ ｔ
（ 一 ）＋ ２ ２ ｒ△
一 —
ｒ 一 。 ｃ
『 二
一
ｏ ｓ ｒ ｅ ｏ ｉｏ ｂ ｅｖ ｒｐ ｓｔ ｎ ｉ
应 用定 位精度要求 ， 文提 出一种基 于几何 精度 衰减 方法 研究 的基本 原 理 如 图 １ 示 ， 本 所 虚线 框 图 是 本文 因子（ Ｄ Ｐ 的单站无源定位精度分析方法。 ＧＯ ） 的重点 。
测 量的飞行 目
运动学 原理
精 度公 式推导 解算 出 目标的 位 置信 息 ，
ｉｐ ｔｔ ｅ ｕ ｅｔｅＧＤＯＰ ｆｒ ｕａ，ｈ ｈｆｙ ｒ ｌｔ ｎ ｂ ｔ ｅ ｈ ｅａｉｅｌｃｔｏ ｒｏ ｎ ｈ ａ ｕ ｅ ｎ ｎ ｕ ｏ ｄ ｄ ｃ ｈ ｏ ｍ ｌ ｔ ｅｓ ｉ ｅａｉ ｅｗｅｎ ｔ ｅｒ ｌｔ ｏ ａ ｉｎ ｅ ｒ ｒａ ｄ ｔｅｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔ ｔ ｏ ｖ ｅ ｒ ｒｏ ａ ａ ｔｒ ｓ ｏ ｔｉｅ ， ａ ｗｈｌ ， ｈ ｂ ｅｖ ｂｅ ａ ｅ ｓｗｅｅ ｇ ｉｅ ， ｈ ｎ，ｔｗａ ｄ ｕ ｅ ｔａ ｒｏ ｆｐ ｒ ｍｅｅｓ ｗａ ｂ ａｎ ｄ ｍｅ ｎ ｉ ｔｅ ｏ ｓｒ ａ ｌ ｒａ ｒ ａｎ ｄ ｔ ｅ ｉ ｅ ｓ ｍａ ｅ ｓ ｒ ｈ ｔ
关键 词 ： 无源定位； 固定单站； 到达时差； 几何精度衰减因子； 精度分析方法
中图分 类号 ：Ｎ ５ 文献标 志 码 ： 文 章编 号 ：０８１９ （０１０． ２－ Ｔ ９７ Ａ １０－１４２１ ） ０ ７ ６ ６０ ０
Ａ ｒ ｃｓｏ ａ ｙ ｉ ｅｈ ｄ ｏ ｈ ｉ ｅ ｉ ｇ ｅＯｂ ｅ ｖ ｒＰａ ｓｖ ｃ ｔ ｎ Ｐ ｅ ｉｉｎ Ａｎ ｌ ｓｓＭ ｔ ｏ ｆｔ ｅＦ ｘ ｄ Ｓ ｎ ｌ ｓ ｒ ｅ ｓ ｉ ｅＬｏ ａ ｉ ｏ

发展中的无源定位技术无源定位技术是一种通过接收目标周围的信号来确定其位置的技术。

与传统的定位技术相比，无源定位技术不需要目标携带主动发射源和设备，因此在军事、安全监控和无人驾驶等领域具有广阔的应用前景。

无源定位技术的原理是利用目标周围的现有信号源，如无线电、声音和光波等，通过接收机接收这些信号，并通过信号传输的时间差、信号强度等参数来推算目标的位置。

该技术可以在没有目标干扰和无法被发现的情况下对目标进行定位，具有隐蔽、高效和实时性等优势。

在军事领域，无源定位技术可以应用于敌方目标的定位。

通过接收目标周围的电磁信号，如雷达信号、通信信号和红外信号等，可以精确地确定目标的位置和运动轨迹，为军事作战提供及时情报和战术决策的支持。

在安全监控领域，无源定位技术可以用于对潜在威胁目标的监测和追踪。

通过接收目标发射的无线电频率、声音和光线等信号，可以确定目标在空间中的位置和运动状况，从而及时发现并应对潜在的危险。

在无人驾驶领域，无源定位技术可以用于实现车辆的自主导航和定位。

通过接收汽车周围的GPS信号、无线电信号和摄像头采集的图像等信息，可以实时确定车辆的位置，并进行精确的路径规划和导航，提高无人驾驶技术的安全性和可靠性。

然而，无源定位技术也面临一些挑战。

首先，由于信号的传播和干扰等问题，定位精度存在一定的限制。

其次，无源定位技术对基础设施和传感器的要求较高，需要更多的投入和技术支持。

此外，隐私保护和数据安全等问题也需要引起重视。

总的来说，随着通信和传感技术的进步，无源定位技术在军事、安全监控和无人驾驶等领域的应用前景广阔。

虽然还存在一些挑战，但通过技术创新和系统集成，无源定位技术有望在未来实现更加精确、可靠和高效的定位功能，为各行各业提供更多可能性。

无源定位技术是一种通过接收目标周围的信号来确定其位置的技术。

与传统的定位技术相比，无源定位技术不需要目标携带主动发射源和设备，因此在军事、安全监控和无人驾驶等领域具有广阔的应用前景。

证 了该 方 法 的稳 定 性 和 有 效 性 ．
关键 词 ： 单站无源定位 ； 多普勒频率 变化率 ； Ｅ Ｆ算法 ＭＧ Ｋ
中 图 分 类 号 ： Ｎ １． Ｔ ９ １ ７ 文 献 标 识 码 ： Ａ
１ Ｓ ａｒ ｈ Ｋ ｅ ｅ Ｃ ０ｎ １ ＤａＳ ｌ ａｔ ａｌ Ｓ ｌ ● Ｖｅ １ ０Ｃ Ｊ０ｎ １ ｌｎｍ ｔ Ｊ ｎ ● ｅ ■ｔ ｎｇ ｔ Ｊｅ Ｊ
频率和多普勒频率之和 ， 这里假设非合作辐射源发 射信号的载波频率固定不变．
过分析 目标反射回来 的非合作辐射源 的信号能量 ， 确定 目标位 置 信息 ， 有 更 为 显著 的隐蔽 性 和 反 隐 具
身性 ． 相对 于 多站无 源 定位 来说 ， 而 单站 无 源定位 只 需要 一个 观测 平 台 ， 有更 大 的独 立性 和灵 活性 ． 具 目
前 ， 固定 目标 的定 位 与估 计 已经 较 为成 熟 ， 现 对 实
对运动 目标 的固定单站无源定位算法研 究
刁 呜， 靳 展， 王雅 琼
（ 尔滨工程大学 信息与通信 工程学院， 哈 黑龙 江 哈 尔滨 １ ｏ叭 ） ５０ 摘 要： 针对新型无源探测 系统 中单站无源定位问题 ， 建立 了基于 多普勒频率变化率 的固定单站对运动 目标的定位 和
跟踪模型 ， 并对该模 型应 用修 正增 益的扩展卡尔曼滤波算法 （ Ｅ Ｆ 对原始滤波结果进行 处理． ＭＧ Ｋ ） 计算 机仿真结果验
ｗｉｈ ｎｘ ｄ ｓｎ ｌ ｔ ｔ０ ｔ ｅ ｉ ｇ ｅ ｓａ ｉ ｎ
ＤＩ ｎ Ｊ Ｎ Ｚ ａ ， ＡＯ Ｍｉｇ， Ｉ ｈ ｎ ＷＡＮＧ — ｉｎ Ｙａ ｑｏ ｇ
（ ｏｌｇ ｆ ｎ Ｃ ｌ ｅ０ 丌『 ｝ ｎ ａ ｄ Ｃ ｍｍｕ ｉａｉｎＥｎ ｉｅ ｒｎ ，ＨａｈｎＥｎ ｉｅ ｒｎ ｉｅｓ ｙ ｅ Ｉ ｌｉ ｎ ｏ ａｏ ｎ ｔ ｇｎ ｅｊｇ ｏ ｒｉ ｇｎ ｅｉｇＵｎｖ ｒｉ ，Ｈａｈｎ １ ０ ０ ， ｈｎ ｒｉ ０ Ｃ ｉａ） ５ ｌ

第１１卷第４期重庆科技学院学报（自然科学版）２００９年８月无源雷达时差定位方法研究曾毅（重庆大学，重庆４０００３０）摘要：用民用蜂窝基站发出的信号作为信源，对目标所反射的蜂窝信号进行接收处理，利用到达时间差定位方法，可以实现对目标的定位。

基于蜂窝通信系统的无源雷达尤其适合探测超低空飞行目标，克服了传统雷达存在超低空探测“盲区”的缺陷，具有优良的远程预警能力。

关键词：无源雷达；到达时间差；定位中图分类号：ＴＮ９７１文献标识码：Ａ文章编号：１６７３—１９８０（２００９）０４－０１４０－０３现代高科技战争中电子干扰日益复杂，雷达的抗干扰、抗低空突防、抗反辐射导弹和抗隐身（简称“四抗”）能力是研制新体制雷达的重要目标。

传统的有源雷达通过自身定向辐射出的电磁波照射目标．然后接收回波来实现对目标的跟踪和定位。

有源雷达发射的电磁波一旦被敌方发现和定位。

就会暴露自己而遭到敌方摧毁。

无源雷达自身不辐射电磁波。

它是通过天线接收来自目标辐射源的卣射波和外部辐射源辐照目标后形成的反射波或散射波携带的信息（包括多普勒频移、多站接收信号的时间差和到达角等）完成目标的定位和跟踪，有低截获概率特性。

国外很早就启动了无源雷达研究工作，在专用无源雷达的研究和装备方面．很多国家已经研究和部署了用于实战的无源雷达系统。

目前技术成熟且用于部队装备的有俄罗斯的“ＭＣ５—９０系统”。

捷克的“塔玛拉”（ＴＡＭＡＮＡ）系统和“ＶＥＲＡ—Ｅ”系统。

以色列的“ＥＬ，Ｌ＿８３８８”对空早期预警系统等。

我国在２０世纪８０年代初才开始进行无源雷达的理论研究。

１系统结构利用时差定位的无源雷达系统由蜂窝基站和无源蜂窝雷达两部分组成，系统结构如图ｌ所示。

１．１蜂窝基站负责发射进行探测所需要的电磁波信号。

蜂窝基站一般处于固定位置。

特殊情况下也可采用应急措施实现蜂窝基站的机动。

图１无源雷达系统组成１．２无源蜂窝雷达无源蜂窝雷达负责接收超低空飞行物反射回来的电磁波信号。

其： ＝ 中 ［
１２ 系统测 量模 型 ．
州， ＝ｗ ］ ［ 孚
。为 动 声 ］扰噪，
Ｗｋ＝ ， ］ ０ 研 ， 『 Ｑ ］ 似，Ｔ Ｎ ￣ ＝ ＝ Ｔ为观测周期。
假设辐射源发射固定重频的脉 冲信号 ， 观测站 ｌ ｋ 和 时刻分别收到 Ⅳ个脉冲。辐射源和观测站相对 运动造成两者间距离变化 。由于传播路径不同，观测站 ｋ时刻收到 Ⅳ个脉 冲时产生延迟 （ — ｋ ）ｃ ｒ ｒ 。 ，且 ｋ 一ｌ （ ｒ 。 ｃ ＜Ⅳ （ 是秒级 ） 一 ｋ ） ＜ Ｊ 一ｌ Ｊ Ⅳ ，观测站 ｋ 时刻测量脉冲到达时间差为：
用Ｍ Ｅ Ｆ Ｇ Ｋ 滤波算法 Ｍ ＥＦ Ｇ Ｋ 算法如下 ，
１
￣ｋ －１ ｋ Ｘｋ ，ｋ一１ ｆ
一
，
一
１＝
ｋ
，
ｋ１ ｌ １ 一＋Ｑ － ｌ １ －ｋ －
Ｋ＝ ｇ’ ， 一［ （ ， 一 １：ｚ ｋ １＋Ｒｒ ：ｚ １ ｚ １ （ ） ） ｇ ， ［ ） （ ｋ －
—
Ａ ０ ＝ ｏ ｔ ４一＝ ， Ｔ ４ ｔ ４一 ｏ 。 Ｎｒ＋
，式 中 ｃ 为光速。因为
收 稿 １ ：２０— ４ ｌ ３期 ０ ６０ 一Ｏ
作 者简 介 ：乔梁 （ ９ １ １６一）男 ，高 级 工程 师 ，硕 士 ，哈 尔滨 程 大学 在 读 博 士生 ，主 要研 究 方 向为 信 号处 理 及 无 源定 位 技 术 。 Ｊ ：
３ 计算增益矩阵，Ｋ ＝ ｖ ￣Ｈ１ｖ ￣ 蜀） ） １ Ｐ Ｈｒ Ｐ Ｈｒ （ ＋
／ ｕ ／ ｕ
４ 根据测量值Ｚ 计算状态估值， ＝ Ｘ＋ （ｌ １ Ｈ １ ） ） １ １ ｚ— 一 １ ｘ ｏ ｏ
５ 计算估计误差的协方差 ， ＝ Ｉ ＫＨ ）ｌ ） （— ／ 尸

Ｓ ＨＥＮ ｅ － ｉｎ ， Ｗ ｎ ｌａ ｇ ＣＨＥＮ ａ －ｙ Ｘｉ ｏ ｕ
（ｏ ４Ｒ ｓａ ｈｌ ｔｔ Ｔ ， ｈ ｉ ｈａｇＨ ｂｉ ５０ １ Ｃ ｉ ） Ｎ ． ｅｅｒ ｓ ｔ ｅ ｆＣ Ｃ Ｓ ￣ａ ｕｎ ， ｅｅ ０ ０８ ， ｈｎ ５ ｃ ｎ ｉ￣ ｏ Ｅ ｔ ｉｚ ａ
通 常是 ：用单个运动的观测站对辐射源进 行连续 的测
量， 在获得一定量的定位信息积累的基础上 ， 进行适当
的数据处理以获取辐射源 目标的定来自数据 。 从几何意义 上来说就是用多个定位 曲线（ ） 面 的交会来实现定位 ， 即 利用运动学原理测距 ， 以振幅 、 相位或 多普勒频率法测
向 ， 靠几 何 学原 理 定 位 ， 结 合 非线 性 滤 波 技术 ， 现 依 并 实
中去 。
关键词 ： 单站定位 ； 无源测距 ； 尔曼算法 ； 卡 定位精度
Ａ Ｓｉｇ ｅ Ｓｔ ｔ ｎ Ｐａ ｓｖ ｏ ａ ｉ ｎ Ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｇ ｎ ｌ ａ ｉ ｓ ｉｅ Ｌ ｃ ｔ ｔ ｏ ｆ ｏ ｏ Ｈｉｈ Ｐｒ ｃｓｏ ｎ ａ ｔ ｎ ｅ ｇ ｎ ｅ ｅ ｉｉ ｎ ａ ｄ Ｆ ｓ Ｃｏ ｖ ｒ ｅ ｃ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｏ ｎ ｔ ａｉ ｏ ｎ ｌｚｎ ｄ ａ ｔｇ ｓａ ｄ ｄｓｄ ａ ｔｇ ｓｏ ｒ ｓｎ ｉ ｇｅｓａｉ ｎｐ ｓｉｅｌ ｃ — ｓｒ ｃ ： ｈｅｂ ｓ ｆ ａｙ ｉｇｔ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｎ ｉ ｖ ｎ ａ ｅ ｆｐ ｅｅ ｔ ｎ ｌ ｔｔ ａｓ ｏ ａ— ｓ ａ ｈｅ ａ ｓ ｏ ｖ
维普资讯
２０ ０８年第 ２ 期
总第 １ １ ０ 期
通
信
对
抗
Ｎｏ２ ２ ｏ ． ｏ ８
ＣＯＭ ＭＵＮＩ ＣＡＴＩ ＯＮ Ｃ０ＵＮＴＥＲＭ ＥＡＳ ＵＲＥＳ

的 ｍ． ¨ Ⅲｍ， 旧 ㈣ 一 王 ＆ ｎ 一
要 有基 于角 度 、 角度 变 化 率 及 到 达 时 间 的单 站 无
１ 引
言
源定位 方法 ｊ 利用空 频域信 息 的单 站无 源定 位 、 方法 Ｉ ］ 和利用 相位 差变 化 率 的单 站 无源 定 位方 １ ２
有 关 固定 单 站 对 运 动 目标 无 源 定 位 的 文 献 中 ， 主
收稿 Ｅ期 ： ０ ００ —１ 修 同 日期 ： ０ ０１ １ １ ２ １ ８３ ； ２ １ ０１ 基金 项 目 ： 军装 备科 研项 日（ ｏ Ｋ ２ １ ２ ２ 空 Ｎ ． Ｊ００ ０ ）
（ ｒｑ ｅ ｃ ） 多 普 勒 频 率 变 化 率 （ ｐ ｌ ｒ一 Ｆ ｅｕｎｙ 及 Ｄｏ ｐｅ Ｆ ｅ ｒ
率 （ ｈ ｓ ｆ ｒｎ ｅＲａｅｏ— ｈ ｎ ｅ 、 波 频 率 Ｐ ａｅＤｉ ｅｅ ｃ ｔ—ｆ ａ ｇ ） 载 ｆ Ｃ
确 定位 的基本功 能 。机载雷 达对抗 侦察 系统的
单 站 无 源 定 位 技 术 研 究 较 多 ］但 对 地 面 雷 达 对 ，
抗 侦察 系统 的单 站 无 源定 位 的研 究 相 对 较少 。在
源定位方法 ， 结合 某 地 面 雷达 对 抗 侦 察 系统 ， 析 了 其 定 位 原 理 、 距误 差 和 可 观 测 性 ， 出 了单 次测 距 的 分 测 给
计 算 机 仿 真 结 果 和结 论 。仿 真 研 究表 明 ， 过增 加 相 位 差 变化 率 信 息 降低 了 对 角速 度 的 高 精度 测 量要 求 。 通
随着 电子 战 、 息 战技 术 的发 展 ， 达对 抗 侦 信 雷 察 系统不 仅 仅 需 要 扩 展 情 报 侦察 的 功 能 ， 强 其 增

Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
Ｉ ＳＳ Ｎ ｌ ０ ０１． ９０ ８１
２ ０１ ３— ０ ３— ０１
计算机应用， ２ ０ １ ３ ， ３ ３ （ ３ ） ： ６ １ １ —６ １ ３
文章编号 ： １ ０ ０ １— ９ ０ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３— ０ ６ １ １— ０ ３
ｃ ｏ ｒｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｍｏ ｓ ｐ ｈｅ ｉｃ ｒ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：Ｂ ｅ ｉ ｄ ｏ ｕ ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ ； ｐ ａ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ； ａ ｔ ｍｏ ｓ ｐ ｈ ｅ ｉ ｒ ｃ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ； ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｃ ｏ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ；ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｒ ｙ ，ｌ ｅ ｓ ｓ ｍ ｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｅ ａ ｒ ｔ ｈ ，ｕ ｎ ａ ｐ ｐ ａ ｒ ｅ ｎ ｔ Ｄ ｏ ｐ ｐ ｌ ｅ ｒ￣ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ，ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｕ ｒ ｂ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ａ ｄ ｊ ａ ｃ ｅ ｎ ｔ ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ
ｓ ｅ ｃ ｕ ｉ ｒ ｔ ｙ ．Ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｃ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｄ ｂ ｙ ａ ｔ ｍｏ ｓ ｐ ｈ ｅ ｉ ｒ ｃ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ａ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｃ ｏ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗａ ｓ ｇ ｉ ｖ ｅ ｎ ， ｔ ｏ ｆ ｕ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ．Ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｒ ａ ｄ ａ ｒ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｒｏ ｒ ｓ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｃ ｏ ｒｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｌ ｙ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｅ ｌ ｅ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ａ ｌ ｔ ｉ ｔ ｕ ｄ ｅ ．Ｐ ａ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ ｒ ａ ｄ ａ ｒ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｉ ｓ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｇ ｒ ｅ ａ ｌ ｔ ｙ ｂ ｙ

方兆宝 ， 夏哲仁 赵培海 周琼华 田震华 许泽 明 ， ， ， ，
（ ． １６ １９ ５ １部队 ， 东 广州 ５ ０ ２ ； ． １４ 队 ， 广 １３ ０ ２ ６ ５０部 陕西 西安 ７０５ ； ． １０ ４ ３ 海格 通信 产业集团 ， 广东 广州 ５ ０ ５ ） １６ ６
卡 尔曼 滤 波 是 一个 不 断 地 预测 、 正 的递 推 过 修
卫星钟一般为精密的原 子钟 ， 而用户 钟一般是 精度较差的石英钟 ， 时用户测得 的对 颗卫 星的 此 伪距 为 ：
Ｄｉ ＋ｃ ａｔ
程。由于其在求解时不需要贮存大量的观测数据并 且 当得 到新 的观 测 数 据 时 ， 随 时算 得 新 的参 数 滤 可 波值 ， 便于实时地处理观测成果 ， 因此 ， 卡尔曼滤波 被越来越多地应用于动态数据处理 中， 尤其是 Ｇ Ｓ Ｐ、 北斗三星动态定位数据处理 、 惯性导航等。应用卡 尔曼滤波进行船载北斗三星动态定位 ， 更能体现其 优越性 ， 尤其是当船 载北斗三星无源定位接 收机在
中图分 类号 ： ２８ Ｐ ２ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： ６ １ ０ ４ ２ ０ ） ２０ １－３ １７ － ４ （ ０７ ０ －０ ５ ０ ３
１ 前
言
Ｄ ， 可根 据 地 图或 由测 高 计 可 知 待 定 位 点 Ｐ 高 ，并
２０ 年 ７月我国首 台北 斗海用无源 定位 接收 ０５
维普资讯
海
洋
测
绘
第２ ７卷
得 的传播延时 丁 及相应 的距离 Ｄ并不是真正 的电 ‘ 磁波传播时延 丁 及卫 星到用户 的距 离 ｒ此时 Ｄ称 ， 为伪 距 ］即 ： 。
Ｄ ＝ ｒ＋ ｃ ａｔ
３ 卡尔 曼滤 波及 其在 三 星无 源定位 中的应 用 ３ １ 卡 尔曼滤波 简介 ．