[發明專利]基于電離層反射的短波輻射源時差定位方法

有效

• 申請號: 201310684277.6
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103698743A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 李景春;李安平;張小飛;王文帥;夏楠;唱亮;沈希;姜姝慧
• 申請（專利權）人: 國家無線電監測中心
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01S5/06;G01S5/14
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 姜榮麗

技術領域

本發明屬于短波通信技術領域，具體涉及一種基于電離層反射的短波輻射源時差定位方法。

背景技術

隨著國家安全日趨重要，無線電安全保障在國家安全保障工作中也呈現常態化的趨勢。短波通信由于基于電離層傳播等特性，其傳輸距離相當大，能夠在全球范圍內進行傳播，很容易實現跨國通信或引起國際間的無線電干擾。作為國家無線電管理部門，應對目標短波信號進行定位并逼近查找，確定目標信號的臺站位置。根據目標信號的性質及危害性等因素，需根據定位的臺站位置對非法信號或目標信號進行消除。因此，如何準確對短波信號進行定位是無線電管理中一項重要的任務。

目前，根據無線電管理條例規定，短波監測等相關工作由國家級監測站開展。我國國家級短波監測站當前是分別由各站采用相關干涉儀測向的機制進行測向并聯合交匯進行定位。該技術由于測向設備較為昂貴，且測向經度和聯合交匯定位精度較低，誤差為百公里量級，對實際臺站核查、精確定位等相關工作的開展帶來諸多問題。

目前，針對短波信號的定位技術主要是以國家級短波監測網為基礎，并結合網絡控制和相關干涉儀技術的融合加以實現。在近距離短波信號的定位，已經有基于TDOA為基礎的相關技術，但是這類技術主要是充分利用此類情景的信號信噪比較大的特點，能夠對信號進行精確定位。在超遠距離（即利用天波傳播的情形下），由于電離層的復雜性，導致短波信號傳播鏈路的不確定性，因此在建立TDOA（Time?Difference?of?Arrival)傳播模型時具備一定的困難。所以，目前還沒有利用TDOA技術對短波信號在超遠距離下（天波傳播）進行定位的方法。

短波通信具有設備簡單、通信方式靈活、通信距離遠以及通過電離層反射傳播，其傳播介質不易被破壞的特點，多年來廣泛應用于政府、軍事、外交、商業等部門，是必備通信方式之一。但是短波通信存在著超視距傳輸、時變衰落信道和干擾信號多等特點，并且遠距離短波通信時只有天波存在，電離層的不斷變化，引起天波信號的不穩定，因此很難對短波輻射源進行定位。

圖1為利用相關干涉儀對超遠距離的短波信號進行定位的示意圖。圖1中給出了目前國際上和國內均使用的相關干涉儀對目標短波信號進行定位的示意圖。基于相關干涉儀的測向定位體制是各接收站點根據任務，分別對目標信號進行測向。在測向過程中，可能受到多種外部因素的影響，根據信號的質量的不同其示向度會有一定的偏差和波動。此外，在非短波頻段，如超短波頻段和微波頻段（30MHz-3GHz）等無線電定位技術中，已有較多廠商使用了TDOA技術來實現對信號的定位。由于在超短波頻段中，信號是通過視距或反射來進行通信，因此可以架設一個由三個以上接收站點的接收系統對該頻段的信號進行定位，示意圖如圖2，利用TDOA定位技術對超短波頻段的無線電信號進行定位，原有的TDOA定位技術隊超短波頻段的無線電信號進行定位時，是在一個較小范圍內（2-3公里）對目標信號進行監測并定位。上述內容詳見參考文獻[1]～[6]:參考文獻[1]孫仲康郭福成馮道旺等著:單站無源定位跟蹤技術,國防工業出版社，2008年11月:199-218。參考文獻[2]張賢達著：現代信號處理，清華大學出版社；2002年10月:157-188。參考文獻[3]朱慶厚編著：無線電監測與通信偵查，人民郵電出版社，2005年10月第一版，112-227。參考文獻[4]William?B.Sullivan,Instantaneous?frequency?measurement?receivers?for?maritime?patrol[J].Journal?of?Elect?ronic?Defense,2002,25(10)。參考文獻[5]Burns?K.Tracking?t?rends?in?military?IMFs?and?DFDs[J].Microwave&RF,2009,48(6)。參考文獻[6]Wide?Band?System?Inc.Dynamic?temperature?measurement[P].US?Patent,No.5913158,1999-06–15。

綜上，現有技術的缺點既體現在技術上，也體現在對場地和成本等幾個方面，具體可以體現在以下幾個方面：

a.基于測向體制的短波無線電定位技術，需要在同一接收地點架設多個天線陣子對短波信號進行接收。這些陣子之間到達接收機的各通道需要嚴格同步并校準。在使用過程中，還需要定期對測向系統進行維護并校準。

b.基于測向體制的短波無線電定位技術，使用的接收天線等陣子，需要占用較大范圍的天線場地。