本文關(guān)鍵詞：短波單站定位技術(shù)研究與應(yīng)用　出處：《武漢大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：電子對抗以電磁波為介質(zhì),干擾、欺騙或破壞敵方的電子設(shè)備,從而剝奪敵方的信息獲取能力。短波信號定位作為現(xiàn)代短波電子戰(zhàn)系統(tǒng)的基本功能,不僅是電子對抗的重要手段,同時在民用方面也可為有關(guān)部門排除短波干擾和非法電臺提供一定的信息支撐。短波單站定位技術(shù)是利用短波經(jīng)電離層折射和散射的特點實現(xiàn)對短波輻射源的定位。單站定位可以避免多站交匯定位中所要求的多站合理布局、信息溝通、時間同步、裝備保障等一系列問題,因而具有其獨到的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的短波單站定位技術(shù)主要依靠電離層垂測信息和電離層模型實現(xiàn)對遠(yuǎn)方短波信號輻射源的定位,由于不能實時獲取遠(yuǎn)方短波信號經(jīng)電離層傳輸時電離層的實時變化數(shù)據(jù),因此定位精度低。如果利用電離層斜向返回探測技術(shù),準(zhǔn)確地獲取敵方輻射源高頻信號傳播過程中所經(jīng)過的電離層區(qū)域(電波折射區(qū)位置)的電離層參數(shù)(高度、電子濃度分布、電離層半厚度等),同時結(jié)合測向信息(來波方位角和仰角),則可以在單站情況下對短波輻射源信號進行定位�；诖�,本文構(gòu)建了一種新體制短波單站定位系統(tǒng),并就其中相關(guān)問題開展研究。同時對于電離層短波多模式傳播的特點,我們提出了利用脈間二相編碼信號的合作源單站定位系統(tǒng)構(gòu)想,通過對短波電臺的簡單改造就可以利用該系統(tǒng)實現(xiàn)對其的定位,從而為戰(zhàn)術(shù)決策和救援提供支撐。本文的主要工作和創(chuàng)新之處包括以下幾個方面：1、首次提出了利用電離層斜向返回探測對短波輻射源定位的概念。斜向返回探測作為一種重要的電離層探測手段,可以實現(xiàn)單基地監(jiān)測大范圍電離層狀態(tài),因而在大范圍電離層觀測中具有與電離層垂直探測和斜向探測無可比擬的優(yōu)勢。將其用于短波單站定位系統(tǒng)中就能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的單站定位。本文介紹了這種新體制單站定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)過程中的相關(guān)技術(shù)。多次實驗結(jié)果表明,這種新體制單站定位系統(tǒng)在電離層平靜狀態(tài)下具有較好的定位性能。2、實現(xiàn)新體制短波單站定位技術(shù)的前提是獲取斜向返回探測電離圖,并對斜返電離圖進行正確的自動判讀和自動反演,以適應(yīng)快速定位要求。本文綜合利用圖像形態(tài)學(xué)處理技術(shù)和多分辨率小波分析技術(shù),對斜返電離圖進行分區(qū)域信息提取,分別獲得垂測回波描跡和F層斜返前沿,并將之作為反演算法的輸入。同時改進了基于單層準(zhǔn)拋物線模型的反演算法,利用垂測信息縮小算法搜索區(qū)間,從而大大縮短了反演時間。此外,本文還研究并討論了利用國際參考電離層進行斜返反演的方法,實驗證明該方法具有較好的性能,可以為研究東亞地區(qū)電子濃度剖面、本地區(qū)的電離層物理及空間天氣提供一定的支撐。3、實現(xiàn)新體制短波單站定位技術(shù)的另一個關(guān)鍵技術(shù)是精確獲取來波到達角信息。本文研究了基于平面陣列的二維到達角估計技術(shù),重點討論了二維干涉儀測向和二維MUSIC算法的差異,并對不同陣型下的二維干涉儀算法誤差進行了分析。針對二維MUSIC估計中二維搜索計算量大耗時長的問題,提出了網(wǎng)格化的粒子群搜索算法,在保證較高的搜索精度的同時大大縮短了搜索耗時,具有實際工程應(yīng)用價值。4、已方野戰(zhàn)電臺由于機動作戰(zhàn),指揮中心需實時掌握其位置信息。本文基于此,在新體制定位系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上,提出了一種單站合作源目標(biāo)定位系統(tǒng)的構(gòu)想,其目的是對已方野戰(zhàn)電臺進行實時定位。該方法通過在短波電臺加裝能夠產(chǎn)生特定信號波形(如脈間二相編碼信號)的模塊(機頂盒)發(fā)射信號,測向系統(tǒng)測量該信號的到達角,然后利用多個傳播仰角實現(xiàn)對野戰(zhàn)電臺的定位。這種方法不同于傳統(tǒng)的雙站交匯定位技術(shù),僅需單站即可實現(xiàn)目標(biāo)定位。該構(gòu)想與新體制定位相結(jié)合,即可實現(xiàn)單站方式對非合作源與合作源目標(biāo)的定位�？紤]到脈間二相編碼信號相關(guān)后能夠獲得不同距離門上的信息,從而能夠?qū)⒕哂胁煌瑫r延的信號分離開來,本文初步討論了脈間二相編碼信號的到達角估計原理,并對偽隨機編碼信號的到達角估計進行了仿真分析。這類信號相關(guān)后對其進行到達角估計,能夠獲得不同傳播模式(時延)下的到達角,這也為干涉信號測向提供了一種新的方法。本文還討論了利用同一信號兩個到達仰角及其時延差的被動定位技術(shù)。在考慮地面曲率情形下討論了其解的唯一性,并利用數(shù)據(jù)將其與平面假設(shè)下的定位誤差進行了對比。結(jié)果表明球面假設(shè)下的相對誤差都在10%以下。
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【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN97

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本文編號：1354965