單機(jī)測(cè)向交會(huì)定位中交會(huì)角問題的探討

王自江

摘 要：在單機(jī)測(cè)向交會(huì)定位系統(tǒng)中，為了獲得理想的定位精度，通常要求交會(huì)角達(dá)到一定數(shù)值，但在實(shí)際應(yīng)用中很難達(dá)到這樣的要求。在航空偵察系統(tǒng)裝機(jī)后，系統(tǒng)的測(cè)向精度、載機(jī)的慣導(dǎo)精度等在一定條件下，通過實(shí)際的試飛試驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，得到滿足一定定位精度的條件下交會(huì)角多大能夠?qū)崿F(xiàn)。通過長(zhǎng)期的積累，可以了解定位精度的置信度，并通過合理規(guī)劃航線，提高定位精度。

關(guān)鍵詞：測(cè)向交會(huì)定位；定位誤差；交會(huì)角

1 引言

通過無源手段獲取輻射源目標(biāo)的位置信息是偵察系統(tǒng)必須完成的工作。在現(xiàn)有的定位技術(shù)中，對(duì)測(cè)向交會(huì)定位（即三角定位）研究的較多，技術(shù)成熟度高，工程上實(shí)現(xiàn)較容易。

飛機(jī)作為機(jī)動(dòng)的偵察平臺(tái)，有一定的升空高度，擴(kuò)大了偵察范圍；具備良好的機(jī)動(dòng)性，可抵近目標(biāo)偵察。通過飛機(jī)所攜帶的各種偵察傳感器，發(fā)現(xiàn)感興趣的輻射源目標(biāo)后，可適時(shí)的調(diào)整航線，更好的完成對(duì)輻射源目標(biāo)的觀測(cè)。

眾所周知，在飛機(jī)上實(shí)現(xiàn)單機(jī)測(cè)向交會(huì)定位，影響定位精度的因素很多，主要包括測(cè)向誤差、觀測(cè)點(diǎn)和輻射源目標(biāo)距離、觀測(cè)點(diǎn)之間的距離、飛機(jī)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)性能、測(cè)向線的選擇、定位算法等。

文章主要考慮測(cè)向誤差、輻射源距離、飛機(jī)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)性能等條件一定，飛機(jī)在滿足較優(yōu)初始進(jìn)入角情況下發(fā)現(xiàn)地面固定輻射源目標(biāo)，隨著交會(huì)角的變化，對(duì)輻射源定位精度的變化情況研究。通過實(shí)際的試飛試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，主要考察測(cè)向、定位的誤差精度是否滿足指標(biāo)要求；分析交會(huì)角的變化，對(duì)定位精度的影響，研究飛機(jī)航線隨輻射源目標(biāo)位置調(diào)整的可行性。

2 定位原理

2.1 測(cè)向交會(huì)定位的求解

為了問題討論的簡(jiǎn)單，只考慮二維的情況。建立二維的直角坐標(biāo)系，如圖1所示。假設(shè)飛機(jī)沿著x軸的正方向飛行并與x軸平行。坐標(biāo)系中點(diǎn)表示輻射源目標(biāo)的位置，點(diǎn)為飛機(jī)發(fā)現(xiàn)輻射源目標(biāo)的初始位置，點(diǎn)飛機(jī)發(fā)現(xiàn)輻射源目標(biāo)的第i個(gè)位置，AB兩點(diǎn)間的距離為d。、分別為兩測(cè)向線AT和BT的距離值。、為在A、B兩點(diǎn)對(duì)輻射源的方位測(cè)量值，其中為初始進(jìn)入角。β為兩測(cè)向線的交會(huì)角。輻射源目標(biāo)到飛機(jī)在地面投影的距離為h。

2.2 誤差分析

系數(shù)k是一個(gè)和目標(biāo)測(cè)角的初值和終值有關(guān)的量。

若為飛機(jī)相對(duì)于輻射源目標(biāo)的初始進(jìn)入角，（即β）為兩測(cè)向線的交會(huì)角。根據(jù)文獻(xiàn)[2]，要使系統(tǒng)獲得較優(yōu)的定位精度，需要滿足β=50°～140°，且=15°～80°，K﹤0.05。

在交會(huì)角相同的情況下，如圖2所示，航線1比航線2相對(duì)于輻射源目標(biāo)有較大的初始角，其定位精度高于航線2。

2.3 交會(huì)角討論

根據(jù)文獻(xiàn)[4]，由于依據(jù)的準(zhǔn)則不同，可以得到測(cè)向交會(huì)定位的絕對(duì)誤差最小時(shí)，交會(huì)角的大?。?/p>

結(jié)論1：在兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)間距一定的條件下，當(dāng)目標(biāo)處于兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)連線的中線上，且交會(huì)角約為109.4°時(shí)，測(cè)向交會(huì)定位的絕對(duì)誤差最小。

結(jié)論2：在目標(biāo)距離h一定的條件下，當(dāng)目標(biāo)處于兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)連線的中線上，且交會(huì)角約為70.6°時(shí)，測(cè)向交會(huì)定位的絕對(duì)誤差最小。

在測(cè)向交會(huì)定位中，要想達(dá)到一定的定位精度，需要交會(huì)角達(dá)到30°以上。但是，要求交會(huì)角不是太小，完全等價(jià)于飛機(jī)運(yùn)動(dòng)一段距離，進(jìn)而等價(jià)于要求對(duì)信號(hào)跟蹤一定長(zhǎng)的時(shí)間。假設(shè)目標(biāo)離飛機(jī)的距離為200km，交會(huì)角達(dá)到30°以上，飛機(jī)需要運(yùn)動(dòng)100km以上，如果飛機(jī)的速度為500km/h，需要至少12min。在某些應(yīng)用中，這是不能容忍的。另外，對(duì)于某些突發(fā)的信號(hào)，也不可能持續(xù)這么長(zhǎng)的觀測(cè)時(shí)間。所以，當(dāng)偵測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)完成在飛機(jī)上的安裝，測(cè)向精度一定的條件下，通過實(shí)際的測(cè)向數(shù)據(jù)，研究在多大的交會(huì)角情況下，系統(tǒng)能得到比較好的定位精度，也就是說，定位結(jié)果的置信度比較高。

3 試飛試驗(yàn)

3.1 飛行試驗(yàn)規(guī)劃

在實(shí)際飛行試驗(yàn)規(guī)劃時(shí)，考慮：

首先，地面輻射源輻射的信號(hào)在飛機(jī)沿航線飛行的過程中，信號(hào)持續(xù)發(fā)射且連續(xù)可視，輻射源信號(hào)能被飛機(jī)上安裝的天線有效偵收；

其次，在實(shí)際使用中，多數(shù)情況是在航線2的情況下完成偵察任務(wù)，但還是考慮較優(yōu)初始進(jìn)入角的條件；

最后，在整個(gè)飛行過程中，持續(xù)對(duì)輻射源目標(biāo)測(cè)向，研究小交會(huì)角條件下的定位精度。

如圖3所示，考慮輻射源目標(biāo)距離飛機(jī)100km，飛機(jī)在100km的航線上往返飛行。飛機(jī)的初始進(jìn)入角約為63.5°，能夠滿足輻射源信號(hào)在天線波束范圍內(nèi)。交會(huì)角約為53°。滿足獲得較優(yōu)定位精度的條件。

機(jī)上的傳感器偵收地面輻射源信號(hào)，完成測(cè)向定位的同時(shí)，存儲(chǔ)飛機(jī)的航跡數(shù)據(jù)和測(cè)向數(shù)據(jù)，通過地面分析，驗(yàn)證傳感器測(cè)向、定位的精度；在測(cè)向精度一定的條件下，交會(huì)角多大時(shí)，能滿足定位精度的指標(biāo)？

3.2 計(jì)算分析

對(duì)實(shí)際試飛的數(shù)據(jù)，分兩種情況分析。第一種情況見圖4，假設(shè)飛機(jī)沿x軸方向飛行，在1點(diǎn)選取測(cè)向線，2點(diǎn)、3點(diǎn)、4點(diǎn)、5點(diǎn)、6點(diǎn)選擇的測(cè)向線能夠確定交會(huì)角分別為10°、20°、30°、40°、50°。第二種情況見圖5，同樣假設(shè)飛機(jī)沿x軸方向飛行，以飛機(jī)航線的中垂線為中心，5、6點(diǎn)交會(huì)角為10°，依次類推，4、7點(diǎn)交會(huì)角為20°，3、8點(diǎn)交會(huì)角為30°，2、9點(diǎn)交會(huì)角為40°，1、10點(diǎn)交會(huì)角為50°。

在第二種情況下驗(yàn)證測(cè)量次數(shù)N對(duì)定位精度的影響，數(shù)據(jù)見表1。

在第一種情況、第二種情況下驗(yàn)證交會(huì)角的大小對(duì)定位精度的影響，數(shù)據(jù)見表2。

通過以上分析，我們可以得到結(jié)論：

（1）從表1中可以看出，在測(cè)向精度、交會(huì)角一定的條件下，測(cè)量次數(shù)N大于10后，對(duì)定位精度的提高影響較小，所以在工程實(shí)踐中取N≤10；

（2）從表2中可以看出，要達(dá)到5%定位精度的指標(biāo)，交會(huì)角要達(dá)到20度以上；

（3）從表2中可以看出，第二種情況比第一種情況的定位精度更高；

（4）由結(jié)論3，在初步測(cè)量到輻射源的位置信息后，發(fā)現(xiàn)航線并不是較優(yōu)航線，可調(diào)整飛機(jī)航線，見圖6。

4 結(jié)束語

文章研究了特定條件下，交會(huì)角對(duì)定位精度的影響，方法可行，驗(yàn)證了文中提到的一些結(jié)論。交會(huì)角對(duì)定位精度的影響，需要在實(shí)際偵察工作中，不斷的積累。

采用單機(jī)測(cè)向交會(huì)定位，定位精度的實(shí)現(xiàn)不純粹是個(gè)技術(shù)問題，受許多外部因素影響。在實(shí)際偵察任務(wù)中，依據(jù)系統(tǒng)的自身特點(diǎn)，盡量減少外部因素的影響，通過提高測(cè)向精度、合理的規(guī)劃飛行航線等手段，提高對(duì)目標(biāo)輻射源的定位精度。

參考文獻(xiàn)

[1]吳世文. 機(jī)載無源定位系統(tǒng)的定位精度，1995，1：27-31.

[2]Wegner，L.H. On the accuracy analysis of airborne techniques for passively locating electromagnetic emitters. Report R-727-PR， Rand Corp，1971.

[3]盧發(fā)興，高波等.測(cè)量站數(shù)量對(duì)多站測(cè)向交叉定位精度的影響[J].火力與指揮控制，2011，36（2）：69-72.

[4]修建娟等.測(cè)向交叉定位系統(tǒng)中的交會(huì)角研究[J].宇航學(xué)報(bào)，2005，26（3）：282-286.

摘 要：在單機(jī)測(cè)向交會(huì)定位系統(tǒng)中，為了獲得理想的定位精度，通常要求交會(huì)角達(dá)到一定數(shù)值，但在實(shí)際應(yīng)用中很難達(dá)到這樣的要求。在航空偵察系統(tǒng)裝機(jī)后，系統(tǒng)的測(cè)向精度、載機(jī)的慣導(dǎo)精度等在一定條件下，通過實(shí)際的試飛試驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，得到滿足一定定位精度的條件下交會(huì)角多大能夠?qū)崿F(xiàn)。通過長(zhǎng)期的積累，可以了解定位精度的置信度，并通過合理規(guī)劃航線，提高定位精度。

關(guān)鍵詞：測(cè)向交會(huì)定位；定位誤差；交會(huì)角

1 引言

通過無源手段獲取輻射源目標(biāo)的位置信息是偵察系統(tǒng)必須完成的工作。在現(xiàn)有的定位技術(shù)中，對(duì)測(cè)向交會(huì)定位（即三角定位）研究的較多，技術(shù)成熟度高，工程上實(shí)現(xiàn)較容易。

飛機(jī)作為機(jī)動(dòng)的偵察平臺(tái)，有一定的升空高度，擴(kuò)大了偵察范圍；具備良好的機(jī)動(dòng)性，可抵近目標(biāo)偵察。通過飛機(jī)所攜帶的各種偵察傳感器，發(fā)現(xiàn)感興趣的輻射源目標(biāo)后，可適時(shí)的調(diào)整航線，更好的完成對(duì)輻射源目標(biāo)的觀測(cè)。

眾所周知，在飛機(jī)上實(shí)現(xiàn)單機(jī)測(cè)向交會(huì)定位，影響定位精度的因素很多，主要包括測(cè)向誤差、觀測(cè)點(diǎn)和輻射源目標(biāo)距離、觀測(cè)點(diǎn)之間的距離、飛機(jī)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)性能、測(cè)向線的選擇、定位算法等。

文章主要考慮測(cè)向誤差、輻射源距離、飛機(jī)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)性能等條件一定，飛機(jī)在滿足較優(yōu)初始進(jìn)入角情況下發(fā)現(xiàn)地面固定輻射源目標(biāo)，隨著交會(huì)角的變化，對(duì)輻射源定位精度的變化情況研究。通過實(shí)際的試飛試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，主要考察測(cè)向、定位的誤差精度是否滿足指標(biāo)要求；分析交會(huì)角的變化，對(duì)定位精度的影響，研究飛機(jī)航線隨輻射源目標(biāo)位置調(diào)整的可行性。

2 定位原理

2.1 測(cè)向交會(huì)定位的求解

為了問題討論的簡(jiǎn)單，只考慮二維的情況。建立二維的直角坐標(biāo)系，如圖1所示。假設(shè)飛機(jī)沿著x軸的正方向飛行并與x軸平行。坐標(biāo)系中點(diǎn)表示輻射源目標(biāo)的位置，點(diǎn)為飛機(jī)發(fā)現(xiàn)輻射源目標(biāo)的初始位置，點(diǎn)飛機(jī)發(fā)現(xiàn)輻射源目標(biāo)的第i個(gè)位置，AB兩點(diǎn)間的距離為d。、分別為兩測(cè)向線AT和BT的距離值。、為在A、B兩點(diǎn)對(duì)輻射源的方位測(cè)量值，其中為初始進(jìn)入角。β為兩測(cè)向線的交會(huì)角。輻射源目標(biāo)到飛機(jī)在地面投影的距離為h。

2.2 誤差分析

系數(shù)k是一個(gè)和目標(biāo)測(cè)角的初值和終值有關(guān)的量。

若為飛機(jī)相對(duì)于輻射源目標(biāo)的初始進(jìn)入角，（即β）為兩測(cè)向線的交會(huì)角。根據(jù)文獻(xiàn)[2]，要使系統(tǒng)獲得較優(yōu)的定位精度，需要滿足β=50°～140°，且=15°～80°，K﹤0.05。

在交會(huì)角相同的情況下，如圖2所示，航線1比航線2相對(duì)于輻射源目標(biāo)有較大的初始角，其定位精度高于航線2。

2.3 交會(huì)角討論

根據(jù)文獻(xiàn)[4]，由于依據(jù)的準(zhǔn)則不同，可以得到測(cè)向交會(huì)定位的絕對(duì)誤差最小時(shí)，交會(huì)角的大?。?/p>

結(jié)論1：在兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)間距一定的條件下，當(dāng)目標(biāo)處于兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)連線的中線上，且交會(huì)角約為109.4°時(shí)，測(cè)向交會(huì)定位的絕對(duì)誤差最小。

結(jié)論2：在目標(biāo)距離h一定的條件下，當(dāng)目標(biāo)處于兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)連線的中線上，且交會(huì)角約為70.6°時(shí)，測(cè)向交會(huì)定位的絕對(duì)誤差最小。

在測(cè)向交會(huì)定位中，要想達(dá)到一定的定位精度，需要交會(huì)角達(dá)到30°以上。但是，要求交會(huì)角不是太小，完全等價(jià)于飛機(jī)運(yùn)動(dòng)一段距離，進(jìn)而等價(jià)于要求對(duì)信號(hào)跟蹤一定長(zhǎng)的時(shí)間。假設(shè)目標(biāo)離飛機(jī)的距離為200km，交會(huì)角達(dá)到30°以上，飛機(jī)需要運(yùn)動(dòng)100km以上，如果飛機(jī)的速度為500km/h，需要至少12min。在某些應(yīng)用中，這是不能容忍的。另外，對(duì)于某些突發(fā)的信號(hào)，也不可能持續(xù)這么長(zhǎng)的觀測(cè)時(shí)間。所以，當(dāng)偵測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)完成在飛機(jī)上的安裝，測(cè)向精度一定的條件下，通過實(shí)際的測(cè)向數(shù)據(jù)，研究在多大的交會(huì)角情況下，系統(tǒng)能得到比較好的定位精度，也就是說，定位結(jié)果的置信度比較高。

3 試飛試驗(yàn)

3.1 飛行試驗(yàn)規(guī)劃

在實(shí)際飛行試驗(yàn)規(guī)劃時(shí)，考慮：

首先，地面輻射源輻射的信號(hào)在飛機(jī)沿航線飛行的過程中，信號(hào)持續(xù)發(fā)射且連續(xù)可視，輻射源信號(hào)能被飛機(jī)上安裝的天線有效偵收；

其次，在實(shí)際使用中，多數(shù)情況是在航線2的情況下完成偵察任務(wù)，但還是考慮較優(yōu)初始進(jìn)入角的條件；

最后，在整個(gè)飛行過程中，持續(xù)對(duì)輻射源目標(biāo)測(cè)向，研究小交會(huì)角條件下的定位精度。

如圖3所示，考慮輻射源目標(biāo)距離飛機(jī)100km，飛機(jī)在100km的航線上往返飛行。飛機(jī)的初始進(jìn)入角約為63.5°，能夠滿足輻射源信號(hào)在天線波束范圍內(nèi)。交會(huì)角約為53°。滿足獲得較優(yōu)定位精度的條件。

機(jī)上的傳感器偵收地面輻射源信號(hào)，完成測(cè)向定位的同時(shí)，存儲(chǔ)飛機(jī)的航跡數(shù)據(jù)和測(cè)向數(shù)據(jù)，通過地面分析，驗(yàn)證傳感器測(cè)向、定位的精度；在測(cè)向精度一定的條件下，交會(huì)角多大時(shí)，能滿足定位精度的指標(biāo)？

3.2 計(jì)算分析

對(duì)實(shí)際試飛的數(shù)據(jù)，分兩種情況分析。第一種情況見圖4，假設(shè)飛機(jī)沿x軸方向飛行，在1點(diǎn)選取測(cè)向線，2點(diǎn)、3點(diǎn)、4點(diǎn)、5點(diǎn)、6點(diǎn)選擇的測(cè)向線能夠確定交會(huì)角分別為10°、20°、30°、40°、50°。第二種情況見圖5，同樣假設(shè)飛機(jī)沿x軸方向飛行，以飛機(jī)航線的中垂線為中心，5、6點(diǎn)交會(huì)角為10°，依次類推，4、7點(diǎn)交會(huì)角為20°，3、8點(diǎn)交會(huì)角為30°，2、9點(diǎn)交會(huì)角為40°，1、10點(diǎn)交會(huì)角為50°。

在第二種情況下驗(yàn)證測(cè)量次數(shù)N對(duì)定位精度的影響，數(shù)據(jù)見表1。

在第一種情況、第二種情況下驗(yàn)證交會(huì)角的大小對(duì)定位精度的影響，數(shù)據(jù)見表2。

通過以上分析，我們可以得到結(jié)論：

（1）從表1中可以看出，在測(cè)向精度、交會(huì)角一定的條件下，測(cè)量次數(shù)N大于10后，對(duì)定位精度的提高影響較小，所以在工程實(shí)踐中取N≤10；

（2）從表2中可以看出，要達(dá)到5%定位精度的指標(biāo)，交會(huì)角要達(dá)到20度以上；

（3）從表2中可以看出，第二種情況比第一種情況的定位精度更高；

（4）由結(jié)論3，在初步測(cè)量到輻射源的位置信息后，發(fā)現(xiàn)航線并不是較優(yōu)航線，可調(diào)整飛機(jī)航線，見圖6。

4 結(jié)束語

文章研究了特定條件下，交會(huì)角對(duì)定位精度的影響，方法可行，驗(yàn)證了文中提到的一些結(jié)論。交會(huì)角對(duì)定位精度的影響，需要在實(shí)際偵察工作中，不斷的積累。

采用單機(jī)測(cè)向交會(huì)定位，定位精度的實(shí)現(xiàn)不純粹是個(gè)技術(shù)問題，受許多外部因素影響。在實(shí)際偵察任務(wù)中，依據(jù)系統(tǒng)的自身特點(diǎn)，盡量減少外部因素的影響，通過提高測(cè)向精度、合理的規(guī)劃飛行航線等手段，提高對(duì)目標(biāo)輻射源的定位精度。

參考文獻(xiàn)

[1]吳世文. 機(jī)載無源定位系統(tǒng)的定位精度，1995，1：27-31.

[2]Wegner，L.H. On the accuracy analysis of airborne techniques for passively locating electromagnetic emitters. Report R-727-PR， Rand Corp，1971.

[3]盧發(fā)興，高波等.測(cè)量站數(shù)量對(duì)多站測(cè)向交叉定位精度的影響[J].火力與指揮控制，2011，36（2）：69-72.

[4]修建娟等.測(cè)向交叉定位系統(tǒng)中的交會(huì)角研究[J].宇航學(xué)報(bào)，2005，26（3）：282-286.

摘 要：在單機(jī)測(cè)向交會(huì)定位系統(tǒng)中，為了獲得理想的定位精度，通常要求交會(huì)角達(dá)到一定數(shù)值，但在實(shí)際應(yīng)用中很難達(dá)到這樣的要求。在航空偵察系統(tǒng)裝機(jī)后，系統(tǒng)的測(cè)向精度、載機(jī)的慣導(dǎo)精度等在一定條件下，通過實(shí)際的試飛試驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，得到滿足一定定位精度的條件下交會(huì)角多大能夠?qū)崿F(xiàn)。通過長(zhǎng)期的積累，可以了解定位精度的置信度，并通過合理規(guī)劃航線，提高定位精度。

關(guān)鍵詞：測(cè)向交會(huì)定位；定位誤差；交會(huì)角

1 引言

通過無源手段獲取輻射源目標(biāo)的位置信息是偵察系統(tǒng)必須完成的工作。在現(xiàn)有的定位技術(shù)中，對(duì)測(cè)向交會(huì)定位（即三角定位）研究的較多，技術(shù)成熟度高，工程上實(shí)現(xiàn)較容易。

飛機(jī)作為機(jī)動(dòng)的偵察平臺(tái)，有一定的升空高度，擴(kuò)大了偵察范圍；具備良好的機(jī)動(dòng)性，可抵近目標(biāo)偵察。通過飛機(jī)所攜帶的各種偵察傳感器，發(fā)現(xiàn)感興趣的輻射源目標(biāo)后，可適時(shí)的調(diào)整航線，更好的完成對(duì)輻射源目標(biāo)的觀測(cè)。

眾所周知，在飛機(jī)上實(shí)現(xiàn)單機(jī)測(cè)向交會(huì)定位，影響定位精度的因素很多，主要包括測(cè)向誤差、觀測(cè)點(diǎn)和輻射源目標(biāo)距離、觀測(cè)點(diǎn)之間的距離、飛機(jī)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)性能、測(cè)向線的選擇、定位算法等。

文章主要考慮測(cè)向誤差、輻射源距離、飛機(jī)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)性能等條件一定，飛機(jī)在滿足較優(yōu)初始進(jìn)入角情況下發(fā)現(xiàn)地面固定輻射源目標(biāo)，隨著交會(huì)角的變化，對(duì)輻射源定位精度的變化情況研究。通過實(shí)際的試飛試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，主要考察測(cè)向、定位的誤差精度是否滿足指標(biāo)要求；分析交會(huì)角的變化，對(duì)定位精度的影響，研究飛機(jī)航線隨輻射源目標(biāo)位置調(diào)整的可行性。

2 定位原理

2.1 測(cè)向交會(huì)定位的求解

為了問題討論的簡(jiǎn)單，只考慮二維的情況。建立二維的直角坐標(biāo)系，如圖1所示。假設(shè)飛機(jī)沿著x軸的正方向飛行并與x軸平行。坐標(biāo)系中點(diǎn)表示輻射源目標(biāo)的位置，點(diǎn)為飛機(jī)發(fā)現(xiàn)輻射源目標(biāo)的初始位置，點(diǎn)飛機(jī)發(fā)現(xiàn)輻射源目標(biāo)的第i個(gè)位置，AB兩點(diǎn)間的距離為d。、分別為兩測(cè)向線AT和BT的距離值。、為在A、B兩點(diǎn)對(duì)輻射源的方位測(cè)量值，其中為初始進(jìn)入角。β為兩測(cè)向線的交會(huì)角。輻射源目標(biāo)到飛機(jī)在地面投影的距離為h。

2.2 誤差分析

系數(shù)k是一個(gè)和目標(biāo)測(cè)角的初值和終值有關(guān)的量。

若為飛機(jī)相對(duì)于輻射源目標(biāo)的初始進(jìn)入角，（即β）為兩測(cè)向線的交會(huì)角。根據(jù)文獻(xiàn)[2]，要使系統(tǒng)獲得較優(yōu)的定位精度，需要滿足β=50°～140°，且=15°～80°，K﹤0.05。

在交會(huì)角相同的情況下，如圖2所示，航線1比航線2相對(duì)于輻射源目標(biāo)有較大的初始角，其定位精度高于航線2。

2.3 交會(huì)角討論

根據(jù)文獻(xiàn)[4]，由于依據(jù)的準(zhǔn)則不同，可以得到測(cè)向交會(huì)定位的絕對(duì)誤差最小時(shí)，交會(huì)角的大?。?/p>

結(jié)論1：在兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)間距一定的條件下，當(dāng)目標(biāo)處于兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)連線的中線上，且交會(huì)角約為109.4°時(shí)，測(cè)向交會(huì)定位的絕對(duì)誤差最小。

結(jié)論2：在目標(biāo)距離h一定的條件下，當(dāng)目標(biāo)處于兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)連線的中線上，且交會(huì)角約為70.6°時(shí)，測(cè)向交會(huì)定位的絕對(duì)誤差最小。

在測(cè)向交會(huì)定位中，要想達(dá)到一定的定位精度，需要交會(huì)角達(dá)到30°以上。但是，要求交會(huì)角不是太小，完全等價(jià)于飛機(jī)運(yùn)動(dòng)一段距離，進(jìn)而等價(jià)于要求對(duì)信號(hào)跟蹤一定長(zhǎng)的時(shí)間。假設(shè)目標(biāo)離飛機(jī)的距離為200km，交會(huì)角達(dá)到30°以上，飛機(jī)需要運(yùn)動(dòng)100km以上，如果飛機(jī)的速度為500km/h，需要至少12min。在某些應(yīng)用中，這是不能容忍的。另外，對(duì)于某些突發(fā)的信號(hào)，也不可能持續(xù)這么長(zhǎng)的觀測(cè)時(shí)間。所以，當(dāng)偵測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)完成在飛機(jī)上的安裝，測(cè)向精度一定的條件下，通過實(shí)際的測(cè)向數(shù)據(jù)，研究在多大的交會(huì)角情況下，系統(tǒng)能得到比較好的定位精度，也就是說，定位結(jié)果的置信度比較高。

3 試飛試驗(yàn)

3.1 飛行試驗(yàn)規(guī)劃

在實(shí)際飛行試驗(yàn)規(guī)劃時(shí)，考慮：

首先，地面輻射源輻射的信號(hào)在飛機(jī)沿航線飛行的過程中，信號(hào)持續(xù)發(fā)射且連續(xù)可視，輻射源信號(hào)能被飛機(jī)上安裝的天線有效偵收；

其次，在實(shí)際使用中，多數(shù)情況是在航線2的情況下完成偵察任務(wù)，但還是考慮較優(yōu)初始進(jìn)入角的條件；

最后，在整個(gè)飛行過程中，持續(xù)對(duì)輻射源目標(biāo)測(cè)向，研究小交會(huì)角條件下的定位精度。

如圖3所示，考慮輻射源目標(biāo)距離飛機(jī)100km，飛機(jī)在100km的航線上往返飛行。飛機(jī)的初始進(jìn)入角約為63.5°，能夠滿足輻射源信號(hào)在天線波束范圍內(nèi)。交會(huì)角約為53°。滿足獲得較優(yōu)定位精度的條件。

機(jī)上的傳感器偵收地面輻射源信號(hào)，完成測(cè)向定位的同時(shí)，存儲(chǔ)飛機(jī)的航跡數(shù)據(jù)和測(cè)向數(shù)據(jù)，通過地面分析，驗(yàn)證傳感器測(cè)向、定位的精度；在測(cè)向精度一定的條件下，交會(huì)角多大時(shí)，能滿足定位精度的指標(biāo)？

3.2 計(jì)算分析

對(duì)實(shí)際試飛的數(shù)據(jù)，分兩種情況分析。第一種情況見圖4，假設(shè)飛機(jī)沿x軸方向飛行，在1點(diǎn)選取測(cè)向線，2點(diǎn)、3點(diǎn)、4點(diǎn)、5點(diǎn)、6點(diǎn)選擇的測(cè)向線能夠確定交會(huì)角分別為10°、20°、30°、40°、50°。第二種情況見圖5，同樣假設(shè)飛機(jī)沿x軸方向飛行，以飛機(jī)航線的中垂線為中心，5、6點(diǎn)交會(huì)角為10°，依次類推，4、7點(diǎn)交會(huì)角為20°，3、8點(diǎn)交會(huì)角為30°，2、9點(diǎn)交會(huì)角為40°，1、10點(diǎn)交會(huì)角為50°。

在第二種情況下驗(yàn)證測(cè)量次數(shù)N對(duì)定位精度的影響，數(shù)據(jù)見表1。

在第一種情況、第二種情況下驗(yàn)證交會(huì)角的大小對(duì)定位精度的影響，數(shù)據(jù)見表2。

通過以上分析，我們可以得到結(jié)論：

（1）從表1中可以看出，在測(cè)向精度、交會(huì)角一定的條件下，測(cè)量次數(shù)N大于10后，對(duì)定位精度的提高影響較小，所以在工程實(shí)踐中取N≤10；

（2）從表2中可以看出，要達(dá)到5%定位精度的指標(biāo)，交會(huì)角要達(dá)到20度以上；

（3）從表2中可以看出，第二種情況比第一種情況的定位精度更高；

（4）由結(jié)論3，在初步測(cè)量到輻射源的位置信息后，發(fā)現(xiàn)航線并不是較優(yōu)航線，可調(diào)整飛機(jī)航線，見圖6。

4 結(jié)束語

文章研究了特定條件下，交會(huì)角對(duì)定位精度的影響，方法可行，驗(yàn)證了文中提到的一些結(jié)論。交會(huì)角對(duì)定位精度的影響，需要在實(shí)際偵察工作中，不斷的積累。

采用單機(jī)測(cè)向交會(huì)定位，定位精度的實(shí)現(xiàn)不純粹是個(gè)技術(shù)問題，受許多外部因素影響。在實(shí)際偵察任務(wù)中，依據(jù)系統(tǒng)的自身特點(diǎn)，盡量減少外部因素的影響，通過提高測(cè)向精度、合理的規(guī)劃飛行航線等手段，提高對(duì)目標(biāo)輻射源的定位精度。

參考文獻(xiàn)

[1]吳世文. 機(jī)載無源定位系統(tǒng)的定位精度，1995，1：27-31.

[2]Wegner，L.H. On the accuracy analysis of airborne techniques for passively locating electromagnetic emitters. Report R-727-PR， Rand Corp，1971.

[3]盧發(fā)興，高波等.測(cè)量站數(shù)量對(duì)多站測(cè)向交叉定位精度的影響[J].火力與指揮控制，2011，36（2）：69-72.

[4]修建娟等.測(cè)向交叉定位系統(tǒng)中的交會(huì)角研究[J].宇航學(xué)報(bào)，2005，26（3）：282-286.