一种升空散射体或转发器辅助的单接收站辐射源定位方法技术

本发明专利技术公开了一种升空电磁散射体（或升空信号转发器）辅助的地面单接收站辐射源探测和实时定位的方法，属于电磁频谱监测和无线电管理领域。该方法应用于对近地面电磁辐射源的探测定位中，当地面接收站接收到升空散射体的散射信号或转发信号、以及（或）直接传播到达地面接收站的直达波信号后，可根据接收信号的不同情况选择空-地焦点定位模式或空-空焦点定位模式。这种方法只需地面单一接收处理站，免除了通常多站组网探测所需的站间时钟同步和数据传输，也无须使用大中型无人机来装载复杂笨重的探测测向设备，降低了系统的复杂度和操作、运行、维护的成本，可以较好地满足复杂电磁环境和复杂地理环境下的辐射源探测定位应用需求。需求。需求。

【技术实现步骤摘要】
一种升空散射体或转发器辅助的单接收站辐射源定位方法


[0001]本专利技术属于电磁频谱监测领域，涉及对非合作电磁辐射源实时定位的方法，具体地，涉及将外辐射源被动探测的思想引入到对近地面电磁辐射源的探测定位中，提出一种多个升空散射体/转发器辅助的、免同步组网、免数据传输链的地面单接收站辐射源探测和实时定位的方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着小型、微型无人机的大量普及和应用，对“低、慢、小”无人飞行器的管控成为无线电管理部门关注的重点。由于小型微型无人机使用场景的多样性和电磁环境的复杂性，对小型微型无人机机载卫星导航接收机（Global Navigation Satellite System,GNSS接收机）实施电磁干扰和打击成为一种主流的、高性价比的管控手段。但不幸的是，这种手段对干扰和中断各种基于地理位置信息的服务（Location Basic Sevrice,LBS）也同样危害巨大，GNSS干扰机开机工作时极易对各类合法卫星定位业务造成误伤和影响。进而，一旦这种手段被不法分子利用，则将对国民经济、国家安全和国防军事造成极大且广泛的破坏。因此，各级无线电管理部门需要拥有灵活、高效、实用的技术手段来及时获得未经报备批准的、针对GNSS接收机的卫星干扰源的一系列关键信息，其中，及时获取干扰源所处的地理位置、发射功率和发射时段等信息尤为重要，它们是下一步进行现场稽查和执法惩处的重要依据。
[0003]推而广之，所有未经无线电管理部门批准并指配频率、功率和工作时段的无线电发射业务（微功率发射业务和ISM频段业务除外），均是无线电监测、管制和查处的对象。军地无线电管理部门为了维护空中电波秩序，需要拥有反应迅速、灵活高效、操作便捷、覆盖宽广的电磁辐射源探测定位手段和成套技术装备，其中尤以对可工作于复杂电磁环境和地理环境、针对近地面电磁辐射源探测定位的技术需求最为迫切，其技术实现难度也最大。
[0004]目前已有的针对近地面辐射源探测定位的方法主要有：（1）在监测区域的地面或建筑物高点较密集地部署多个无线电监测站，各监测站和中心处理站通过卫星授时或时间自持能力实现同步组网，并通过数据传输链路将各监测站接收的信号数据汇聚到中心站，从而在中心站采用纯时差定位的方式准实时获取辐射源位置；（2）将无线电监测设备装载于升空平台，例如装载于大中型无人机平台上来完成对近地面辐射源的探测定位，可以采用单无人机多点运动空中测向交汇定位、多无人机空中测向交汇定位、多无人机时差定位、多无人机与地面监测站混合组网时差定位等方式。升空监测设备的数量会对定位精度、系统复杂度和操作运行成本造成不同影响。通常情况下，同时升空设备的数量越多则定位精度越高，但时间同步要求、运行成本和系统复杂度也越高；（3）目前在各级无线电管理部门真正广泛使用的“三阶段干扰源查找法”，即在接到干扰投诉后，首先利用具有相关干涉仪或超分辨测向功能的一类/二类固定监测测向站对目标干扰源进行测向定位以便锁定大致区域，然后通过移动监测车不断逼近目标干扰源以缩小查找范围，在临近阶段通过人工携带小型化定向天线和便携式频谱仪徒步查找确定目标干扰源的准确位置。这种方法费时费
力，参与干扰源搜寻工作的设备也非常众多，效率低下。
[0005]例如，在中国专利技术专利CN201110204820“一种VHF 频段云闪雷电探测定位系统”中，给出了一种利用多个同步组网的探测接收站接收采集辐射信号，然后在中心处理站解算得到任意两站点之间的信号到达时间差从而实现三维时差双曲面定位的系统。在中国专利技术专利CN104155981A“一种基于多旋翼机器人的地面遥控的空中无线电监测系统”中，给出了一种利用单无人机空中测向的无线电监测系统，由无人机挂载定向天线和电子罗盘来实现无线电信号的接收和方位角的确定，并且携带有信号处理单元用于对收集到的数据进行处理从而将测向结果回传给地面操纵人员。虽然该系统的成本较低，但测向精度和分辨力极差，抗多径传播能力弱。在中国专利技术专利CN107015199A“一种考虑无人机姿态角的双无人机测向时差定位方法”中，给出了一种利用双无人机的辐射源定位方法，该方法本质是在主站无人机的机载坐标系下测得目标信号的方位角、俯仰角和目标信号到达主站无人机与辅站无人机的时差信息后，进行时差和测向数据的组合定位解算，该方法较之利用单无人机的定位精度有所改善，但对双无人机之间的时间同步要求较高，且升空测向平台的位置、航向、姿态信息需要借助GNSS信号来获得，并不适合于在强GNSS干扰环境下使用。
[0006]综上所述，为了保证对近地面辐射源定位的精度，传统上大多是采用了多个监测站同步组网、协同探测的方法，或者需要将无线电监测设备装载于升空平台上，由此造成了整个系统复杂度与使用成本的大幅上升。与此同时，多个监测站之间的时钟同步性要求和对数据传输链路的严重依赖，往往会大幅度地降低系统的实战使用效能，甚至会使得组网协同探测的性能优势全部丧失。

技术实现思路

[0007]针对现有对近地面电磁辐射源定位方法的以上缺陷或改进需求，本专利技术提出一种利用一个地面接收处理站，并在一个或多个主动升空的电磁散射体（或升空信号转发器）辅助下的近地面辐射源探测和实时定位的方法。将外辐射源被动探测的思想巧妙地引入到对近地面辐射源的查找定位中，由此消除多探测站协同组网定位系统或升空监测系统的高复杂度、高运行成本、低效率等一系列问题，还可工作于有GNSS信号干扰的实际场景中。
[0008]为实现上述目的，一种利用地面单接收处理站，并在一个或多个主动升空散射体（或升空转发器）辅助下的近地面辐射源探测和实时定位的方法，所述方法包括：（1）将一个或者多个电磁散射体升空，其中散射体也可以替换为信号转发器，散射体或转发器的数量与升空状态可以由系统操作人员根据现场地理环境和所选定位模式决定。散射体或转发器的升空状态包括了空中静止状态和空中运动状态两种情形。散射体或转发器只需要利用搭载的无线通信模块回传其当前坐标和运动速度信息即可；（2）升空散射体将辐射源信号散射回地面接收站，或升空转发器按照预先装定的群时延量将辐射源信号广播转发至地面接收站。地面接收站接收到散射波/转发波信号，以及（或）直达波信号后，根据选定的两大类定位工作模式：空地焦点定位模式或者空空焦点定位模式，实施对近地面辐射源的实时定位。
[0009]优选的，步骤（2）包括：（2.1）针对静止辐射源定位的双升空静止散射体（或双升空静止转发器）空地焦点定位模式，是指近地面的静止辐射源与地面接收处理站之间具有视距可达传播路径，此时地面
接收处理站可以接收到较强的直达波信号、经过两个升空静止散射体散射回的辐射源信号（散射波信号），或者两个升空静止转发器转发回的辐射源信号（转发波信号）。在该定位模式下，地面接收站根据接收到的直达波信号、散射波信号（或转发波信号）对近地面的静止辐射源进行双曲面交汇纯时差定位，双曲面焦点为两组空-地焦点；（2.2）针对静止辐射源定位的三升空静止散射体（或三升空静止转发器）空空焦点定位模式，是指近地面的静止辐射源与地面接收处理站之间没有视本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用单一地面单接收处理站，并在一个或多个主动升空散射体（或升空信号转发器）辅助下，对近地面电磁辐射源进行实时定位的方法，其特征在于，所述方法包括：（1）将一个或者多个电磁散射体升空，其中散射体也可以替换为信号转发器，散射体或转发器的数量与升空状态可以由系统操作人员根据现场地理环境和所选定位模式决定；散射体或转发器的升空状态包括了空中静止状态和空中运动状态两种情形；散射体或转发器只需要利用搭载的无线通信模块回传其当前坐标和运动速度信息即可；（2）升空散射体将辐射源信号散射回地面接收站，或升空转发器按照预先装定的群时延量将辐射源信号广播转发至地面接收站；地面接收站接收到散射波/转发波信号，以及（或）直达波信号后，根据选定的两大类定位工作模式：空地焦点定位模式或者空空焦点定位模式，实施对近地面辐射源的实时定位。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于前述步骤（2）包括：（1）针对静止辐射源定位的双升空静止散射体（或双升空静止转发器）空地焦点定位模式，是指近地面的静止辐射源与地面接收处理站之间具有视距可达传播路径，此时地面接收处理站可以接收到较强的直达波信号、经过两个升空静止散射体散射回的辐射源信号（散射波信号），或者两个升空静止转发器转发回的辐射源信号（转发波信号）；在该定位模式下，地面接收站根据接收到的直达波信号、散射波信号（或转发波信号）对近地面的静止辐射源进行双曲面交汇纯时差定位，双曲面焦点为两组空-地焦点；（2）针对静止辐射源定位的三升空静止散射体（或三升空静止转发器）空空焦点定位模式，是指近地面的静止辐射源与地面接收处理站之间没有视距可达的传播路径，此时因障碍物遮挡或非视距传播衰落导致地面接收处理站无法接收到直达波信号，只可能接收到三个升空静止散射体散射回的辐射源信号（散射波信号），或者三个升空静止转发器转发回的辐射源信号（转发波信号）；在该定位模式下，地面接收站根据接收到的散射波信号（或转发波信号）对近地面的静止辐射源进行双曲面交汇纯时差定位，双曲面焦点为两组空-空焦点。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于前述步骤（2）包括：（1）针对静止辐射源定位的单升空运动散射体（或单升空运动转发器）空地焦点定位模式，是指近地面的静止辐射源与地面接收处理站之间具有视距可达传播路径，此时地...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClG零一S五零六，
申请(专利权)人：武汉瑞天波谱信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：