基于北斗信号外辐射源的目标直接定位算法——评《目标定位跟踪方法与实践》

书名：《目标定位跟踪方法与实践》

作者：石章松，刘志坤，吴中红

出版社：电子工业出版社

ISBN：978-7-1213-7279-7

出版时间：2019年8月

定价：128元

传统无线电监测采用的有源雷达会在工作时发射电磁波，存在极大的暴露风险，此时具备功耗低、体积小、干扰性弱以及不发射电磁波等优势特点的外辐射源受到了广大科研工作人员的关注，逐渐成为当前无线电雷达信号领域的研究热点，具有良好的应用发展前景。笔者在参与广西电网科技项目“高精准定位输配电作业安全管控技术研究科技项目”（XKYS2019KJ0013）过程中，选择以《目标定位工作方法与实践》一书作为研究参考，实现了对北斗信号外辐射源的具体了解，并进一步围绕基于北斗信号外辐射源的目标直接定位算法展开详细分析与探讨。

由石章松、刘志坤、吴中红编著，电子工业出版社2019年8月联合出版的《目标定位跟踪方法与实践》是一部科研专业著作，共七章。全书主要围绕国内外开展多年的目标定位跟踪理论研究成果及实践案例展开全面、系统的阐述，内容涉及估计理论和滤波方法、目标跟踪基本方法、纯方位水下目标被动定位跟踪方法、目标定位跟踪方法应用等，与此同时，书中还引入了部分定位跟踪方法的应用案例以供参考。

相较于其他信号来说，北斗卫星信号具有一定的特殊优势：一方面是信号覆盖较广，全球大部分地区都能够接收到北斗卫星信号，并且选择北斗信号为辐射源所设计的外辐射源雷达可以有效避免受到杂波影响。另一方面在于北斗卫星导航系统的空间星座位置固定，其中包括与地球运行规律同步的卫星，由此在信号源与信号接收站之间因相对运动产生的多普勒频移不具有明显的影响作用，北斗导航系统的安全性和信号发射功率都较为良好。

从模糊函数特性来看，北斗信号的C/A码在多普勒维和距离维的模糊函数二维图上可以看出较为明显的分辨率，代表着北斗信号符合做信号源的条件；从速度与距离分辨率特性来看，北斗信号具有良好的速度分辨率和距离分辨率，且信号带宽较为适中；从最大探测距离特性来看，雷达系统探测距离与信号处理技术紧密相关，所以伴随着北斗卫星信号功率的进一步提高，雷达系统探测距离也将实现有效提升。综合来看，选择北斗信号为辐射源构建外辐射源雷达具有一定的可行性。

外辐射源雷达系统常用的目标定位方法包括以下几种：一是测向定位法，其原理是运用两个及以上的信号接收站测量出目标方向角相关信息，或是由单个信号接收站于不同位置来测量目标方向角的信息，由此可以通过方向角信息交叉求解出具体的目标位置。二是到达时差定位法，这里的时间差代表着北斗卫星信号照射至目标后再抵达信号接收站的时间与北斗卫星信号直接抵达同一信号接收站时间的差值，其原理就是运用同一信号抵达三个或以上信息接收站的时间差值来明确目标位置。三是差分多普勒定位法，当目标与信号接收机之间具有相对运动时，它们之间的电磁波频率会产生多普勒效应，由此产生的电磁波频率变化量也被叫做多普勒频率，所以该方法的原理就是通过定位过程中不同信号接收站获取它们与目标之间的多普勒频率，而各个信号接收站获取的多普勒频率间的差值即为差分多普勒，利用差分多普勒可以实现对目标的准确定位。

外辐射源的目标直接定位算法探究，基于北斗信号外辐射源的目标直接定位算法通常要完成目标位置确定、定位误差分析以及仿真分析等过程，以时差定位法为例：首先通过北斗卫星信号经过目标后再到达或直接到达信号接收站的时间差信息，利用这一信息在水平面的直角坐标系内确定目标初始位置，通过初始位置信息可以得到方位角、目标距离、假定目标高度，由此计算推导出实际的目标距离和方位，最终明确空间内的目标位置。其次，以北斗信号外辐射源雷达为原点构建直角坐标系，并以此为基础进行定位误差分析得到误差协方差和水平定位精度，同时以目标位置为原点构建直角坐标系并进行定位误差分析，再次得到一个误差协方差和水平定位精度。最后，基于北斗信号外辐射源进行仿真分析，绘制不同条件下的定位精度几何稀释的等值线分布图，以便切实了解算法定位精度，深入认识各类因素对定位精度的影响，从而能够根据实际条件选择最优定位法，以便获得良好的目标定位效果。