雷达信号时差频差定位关键技术研究

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1、第27卷第1期航天电子对抗0引言雷达信号时差频差定位关键技术研究田达，王根弟，卢鑫(中国航天科工集团8511研究所，江苏南京210007)摘要：雷达信号时差频差定位是当前电子战领域内的热点研究课题。对其中的关键技术进行分析研究，重点讨论频差精确测量方法，对工程实现的有关问题做了初步分析，并提出了可能的解决途径。关键词：雷达信号；时差频差定位；电子侦察中图分类号：TN974文献标识码：ARadaremitterlocationusingTDOA／FDOAmeasurements：keyissuesstudyTianda。W

2、anggendi，Luxin(No．8511ResearchInstituteofCASIC，Nanjing210007，Jiangsu，China)Abstract：Nowadays。radaremitterTDOA／FDOAlocationisofgreatinterestintheEWcommunity．Thisresearchaddressesanumberofkeyissues0nthistopicandfocusonradarsignalFDOAmeasurement．Primaryconsideration

3、sonsystemimplementationandpossiblesolutionsforsomeengineeringrelatedproblemsarealsodiscussed．Keywords：radarsignal；TDOA—FDOAlocation；ELINT／ESM时差频差联合定位是电子战领域一种典型的多站定位体制[1]。与纯时差或纯频差定位相比，该体制所需观测站更少，双站即可实现地面目标定位，三站可实现空间目标定位，且多数情况下，时差与频差定位线接近垂直相交，有利于定位精度提高。但由于雷达以脉冲工作方式

4、为主，信号持续时间相对较短，不利于频差精确测量，因此该体制最初主要用于通信及通信干扰源侦察定位[z]。近年来，随着雷达技术不断发展，雷达系统的处理方式和波形特点发生了深刻变化，高分辨多普勒相干处理、大时间一带宽积／高占空比脉冲串波形设计以及高处理增益脉冲压缩技术应用越来越广泛，而电子侦察信号处理技术也不断发展进步，这些变化使得侦察系统用长时间相干积累处理实现雷达信号高精度频差测量成为可能；另一方面，利用无人机、卫星等平台在空间复杂信号环境下进行高精度远距离目标探测的需求不断增长，因此多站时差频差定位技术正越来越多地受到雷

5、达侦察领域的关注，成为新的研收稿日期：2010—08—06；2010—11—01修回。作者简介：田达(1975一)，男，博士，高工·主要研究方向为无源定位、信号处理。究热点。美国洛克西德·马丁公司从上世纪90年代起就开展了相关的实用技术研究，并于1996年申请了专利口]。2001年起，纽约州立大学MarkL．Fowler课题组发表了雷达脉冲串时差频差定位技术的系列研究报告H咱]。国内也有多家单位开展了雷达信号时差频差定位体制研究∞q]，取得了初步进展。本文主要对该体制工程实现有关问题进行分析研究，重点围绕雷达信号频差测量

6、关键技术展开讨论，提出了可能的解决途径。1基本概念假定两个运动观测站对地面静止目标辐射源信号进行观测。由于信号传播路径长度不同，各站接收信号之间产生到达时差(TDOA)；而各站与辐射源之间相对径向速度不同，接收信号之间产生到达频差(FDOA)。根据上述关系建立观测方程：f

7、

8、z—z2lI一

9、fz—zl0=cat㈨掣一谢]叫q’【cLIiz—z2IIz～z1

10、l-J“。式中z，、X。为两站位置向量，z为目标位置向量，u，、732为两站速度向量，“·”代表向量点积，At、△，分别为时差、频差，f为光速，厂。为信号中心频率。通

11、过测量时差△f和频差△，，结合观测站自身位置和速度信46航天电子对抗2011(1)—l__I··l_———I—·I—————__————一l_I————II!!!!!!!-!，l·—··_一息以及目标的地面约束方程，即可解算出辐射源位置信息。该模型可以方便地扩展为多站情形，满足空间目标侦察定位的需要。文献[8]将时差频差联合定位体制应用于卫星侦察领域，并对定位算法和性能进行了详细研究。分析结果表明，在时差测量精度20～80ns，频差测量精度优于10Hz情况下，低轨双星系统对地面辐射源定位精度可达km量级。此时，频差对定位

12、精度的影响较之时差更为显著。对雷达信号侦察而言，数十纳秒的时差测量精度已是目前工程上能够实现的水平，而Hz级的频差测量精度除了对信号形式有要求之外，往往还需要特别的接收和处理方案。可见时差频差定位体制是否适用于雷达信号，很大程度上取决于非合作情况下，频差精确测量能否实现。因此本文主要围绕雷达信号精确频差测量技术展开讨