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    無線電測向技術
    發布日期:2017-04-05 22:07:42

    無線電測向是依據電磁波傳播特性,使用儀器設備測定無線電波來波方向的過程。測定“來波方向”,是指測向機所在地實在的電磁環境中電波達到的方向,無線電測向,通常的最終目的是要確定“輻射源的方向”和“輻射源的具體位置”。


    無線電測向技術簡介

    測定電波來波方向,往往需要以幾個位置不同的測向站(臺)組網測向,用各測向站的示向度(線)進行交匯。條件允許時,也可以用移動測向站,在不同位置依次分時交測。




    無線電測向的方法

    無線電測向一般有以下幾種方法:



    2.1、幅度比較式測向體制

    幅度比較式測向體制的工作原理是:依據電波在行進中,利用測向天線陣或測向天線的方向特性,對不同方向來波接收信號幅度的不同,測定來波方向。
    幅度比較式測向體制的特點:測向原理直觀明了,一般來說系統相對簡單,體積小,重量輕,價格便宜。存在間距誤差和極化誤差,抗波前失真的能力受到限制。頻率覆蓋范圍、測向靈敏度、準確度、測向時效、抗多徑能力和抗干擾能力等重要指標,要根據具體情況做具體分析。

    2.2、干涉儀測向體制

    干涉儀測向體制的測向原理是:依據電波在行進中,從不同方向來的電波到達測向天線陣時,在空間上各測向天線單元接收的相位不同,因而相互間的相位差也不同,通過測定來波相位和相位差,即可確定來波方向。在干涉儀測向方式中,是直接測量測向天線感應電壓的相位,而后求解相位差,其數學公式與幅度比較式測向的公式十分相似。
    相關干涉儀測向:是干涉儀測向的一種,它的測向原理是:在測向天線陣列工作頻率范圍內和360度方向上,各按一定規律設點,同時在頻率間隔和方位間隔上,建立樣本群,在測向時,將所測得的數據與樣本群進行相關運算和插值處理,以獲得來波信號方向。
    干涉儀測向體制的特點:采用變基線技術,可以使用中、大基礎天線陣,采用多信道接收機、計算機和FFT技術,使得該體制測向靈敏度高,測向準確度高,測向速度快,可測仰角,有一定的抗波前失真能力。該體制極化誤差不敏感。干涉儀測向是當代比較好的測向體制,由于研制技術較復雜、難度較大,因此造價較高。干涉儀測向對接收信號的幅度不敏感,測向天線在空間的分布和天線的架設間距,比幅度比較式測向靈活,但又必須遵循某種規則。例如:可以是三角形,也可以是五邊形,還可以是L形等。

    2.3、多普勒測向體制

    多普勒測向體制的測向原理:依據電波在傳播中,遇到與它相對運動的測向天線時,被接收的電波信號產生多普勒相應,測定多普勒效應產生的頻移,可以確定來波的方向。
    為了得到多普勒效應產生的頻移,必須使測向天線與被測電波之間做相對運動,通常是以測向天線在接收場中,以足夠高的速度運動來實現的,當測向天線完全朝著來波方向運動時,多普勒效應頻移量(升高)最大。
    多普勒測向,通常不是直接旋轉測向天線,因為這在工程上難于實現,它是將多個天線架設在同心圓的圓周上,電子開關順序快速接通各個天線,等效于旋轉測向天線。人們稱這種測向機為準多普勒測向機。
    多普勒測向體制的特點:可以采用中、大基礎天線陣,測向靈敏度高,準確度高,沒有間距誤差,極化誤差小,可測仰角,有一定的抗波前失真能力。多普勒測向體制的缺欠是抗干擾性能較差,如:遇到同信道干擾、調頻調制干擾時,會產生測向誤差。該體制尚在發展之中,改進會使系統變得復雜,造價會隨之升高。

    2.4、到達時間差測向體制

    到達時間差測向體制的測向原理:依據電波在行進中,通過測量電波到達測向天線陣各個測向天線單元時間上的差別,確定電波到來的方向。它類似于比相式測向,但所測量的參數是時間差,而不是相位差。該測向體制要求被測信號具有確定的調制方式。
    到達時間差測向體制的特點:測向準確度高,靈敏度高,測向速度快,極化誤差不敏感,沒有間距誤差,測向場地環境要求低。但是抗干擾性能不好,載波必須有確定的調制,目前應用尚不普及。

    2.5、空間譜估計測向體制

    空間譜估計測向體制的測向原理:在已知坐標的多元天線陣中,測量單元或多元電波場的來波參數,經過多信道接收機變頻、放大,得到矢量信號,將其采樣量化為數字信號陣列,送給空間譜估計器,運用確定的算法求出各個電波的來波方向、仰角、極化等參數。
    空間譜估計測向體制的特點:空間譜估計測向技術可以實現對幾個相干波同時測向;可以實現對同信道中、同時存在的多個信號,同時測向;可以實現超分辨測向;僅需要很少的信號采樣,就能精確測向,因而適用于對跳頻信號測向;可以實現高測向靈敏度和高測向準確度;測向場地環境要求不高,可以實現天線陣元方向特性選擇及陣元位置選擇的靈活性。以上空間譜估計測向的優點,正是傳統測向方法長期以來存在的難題。
    空間譜估計測向系統尚在研究試驗階段。在這個系統中,要求具備寬帶測向天線,要求各個天線陣元之間和多信道接收機之間,電性能具有一致性。此外還需要簡捷高精度的計算方法和高性能的運算處理器,以便解決實用化問題。

    2.6、沃特森-瓦特測向體制

    響應速度快,可抗波道干擾,實現起來比較簡單,屬于幅度比較式測向的一種。但是測向準確度、測向靈敏度低,抗波前失真能力差。因為測向天線陣列用的是小基線天線,尺寸較小,所以很適合用在手持、車載式的測向設備上。

    2.7、烏蘭韋伯測向體制

    靈敏度與準確度高,有很強的分辨能力,能很好地抵抗波前干擾及其他干擾等,是使用比較廣泛的一種測向機。但是對測向場地要求高,建設難度大,造價高。

    測向算法性能比較



    測向體制 測向靈敏度 測向準確度 最小測量時間 復雜度
    幅度比較式測向 需實際分析 需實際分析
    沃森-瓦特測向 較低 較低 較快 較低
    干涉儀測向
    多普勒測向 較高 較高 較快 很高
    烏蘭韋伯測向 較高 較高 較快
    TDOA測向 較高 較高 較快 較高
    空間譜估計測向 較高 較高 較高



    無線電測向運動

    無線電測向運動做為一項競技體育項目,同其它競技體育項目一樣,具有鮮明的競技特征。具體來說,一是參加者必須共同遵守統一的競賽規則,二是競賽活動表現出強烈的競爭特點,三是每一個參加者在賽前和競賽過程中要采取一系列措施,力求使自己的體力、智力、技術在比賽中得到最好的表現和發揮,以創造優異成績,壓倒對手,奪取勝利。競技體育的這些特點表明它不同于娛樂和游戲,也不同于健身體育和康復體育。它要求參加者從事系統的科學的訓練,全面掌握各種技術,鍛煉并提高自己的體力和智力去適應運動競賽的需要。無疑,技術訓練是任何一項競技體育運動員訓練的重要內容之一。


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