无线电波测向定位的理论计算与处理方式.docx

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无线电波测向定位的理论计算与处理方式

无线电波测向定位的理论计算与处理方式

无线电测向是获取无线电辐射源方向、仰角和位置信息的一种手段。

通常以观测点的正北方向为参考方向。

在无线电测向技术中，对所测目标测出的方向角通常用示向度这一术语来描述。

所谓示向度是指从观测点的正北方向，沿顺时针方向旋转到被测辐射之间的夹角，取值范围为0--360。

无线电定位常通过两种方法来实现：

①单台定位法（SSL）：

用同一个测向机同时测量出某被测电台传播来的电磁波的方位角和仰角，又知产生反射波的电离层的高度，则可实现单台定位。

它适用于对短波（HF）频段的信号进行无线电定位。

②多台定位法：

通过两台以上的无线电测向机，分别在几个不同的地方，同时对同一被测信号进行测向，测出各自的示向度，通过各自的示向线进行交汇而得出的信号源发射位置。

进行交叉定位时，测试点之间距离比较近，可以用直线交叉定位，距离比较远时应按地球大圆弧以球面三角计算，交叉定位法是最常见的定位方法。

由上可知，可以由两部以上测向机同时对未知的无线电信号进行测向，也可以用一部测向机分时间多区域测向，而后交测定位。

实际工作中，我们常用一台测向机在两个点以上的地方测出两个以上的示向度，然后在同一张地图上画出各个方向，它们交叉的区域就是被测无线电信号具体的发射位置。

如图3，M为在A、B两点测向后的交叉定位点。

用一台测向机交测定位的优点是在测试时，所使用的设备的电性能参数一致，缺点是每次测试时，待测无线电信号都应处于发射状态，同时发射参数如频率等不应当改变。

这种方法对跳频信号、瞬发信号以及快速漂移信号的测试有一定难度，但随着新技术在无线电监测和测向工作中具体应用，测试难度的局面将有一定程度的改变。

（图3：

A、B两点测向后的交叉定位情况）

当我们到达A点时，测向系统以及GPS系统至少告诉我们几个参数，方向度θ1，东经值：

A1°A2′A3″北纬值A4°A5′A6″，当我们到达B点时，同样也得到以下几个信息：

方向度θ2，东经值B1°B2″B3″北纬值B4°B5′B6″。

这样我们根据有关资料和公式首先就可以从东经北纬的数值中得到AB两点之间的距离。

图3中我们先找一个中间点C点，C点的东经是B1°B2″B3″北纬是A4°A5″A6″，因为A、C两点在同一纬度即北纬A4°A5′A6″那么，AC间距离为

AC=2πΥ北纬半经×θ/（360×60×60）

=2πΥ赤道半径×CosA4°A5′A6″×θ/（360×60×60）

θ=（B1-A1）×60×60+（B2-A2）×60+（B3-A3）

以上θ值为A、C两点在同一纬度圈内与地轴之间的夹角

同理：

B、C两点的经度一样，那么：

CB=2πΥ极半径×θ/（360×60×60）

θ=（B4-A4）×60×60+（B5-A5）×60+（B6-A6）

以上θ值为B、C两点与地心之间联线夹角

由于我们实际工作中测试点A、B距离比较近，因此我们可以认为，在这小面积范围内，经度线与北纬线几乎是垂直的，AB两点间的距离为：

AB=√AC2+CB2

从图3中可算出两个定位点AB之间连线与A点所在纬度圈之间的夹角：

tgα=CB/AC

α=arctg（CB/AC）

由图3亦可知：

∠MAB=90°－θ1－α

∠MBA=θ2－180°－[90°－α]=θ2+α－270°

=

AB

Sin∠AMB

MA

Sin∠MBA

利用正弦定理将其代入可知：

AB·Sin∠MBA

Sin∠AMB

MA=

Sin（α+θ2－270°）

Sin（θ2－θ1）

=AB·

以上只是在A点经度比B点经度低、纬度比B点纬度低的情况下，从理论上对某一测向点与被测无线电信号具体的发射位置之间距离的计算，其实，由于各自的示向度不同，两个测向点所测得示向线交叉定位后，定位点分布有好几种情况，但它们的计算结果都与上式相同。

下表是交叉定位点分布情况以及有关的△ABM的内角计算值。

同样的，当A点经度比B点经度低、纬度比B点纬度高时还有七种情况，A点经度比B点经度高时也存在十四种情况，经过计算后，代入MA的上式计算值仍一样，我们不再举例进行计算。

应当注意的情况是：

θ2、θ1的取值是顺时针的方向为正的，而α的取值是逆时针的方向为正的，这一点计算时别搞错。

以上式中地球赤道半径Υ赤道半径取值为6378140米，地球极半径Υ极半径取值为6356775米。

现在我们推算M点的东经与北纬值，仍以图3为例，M点作一垂线垂直与AC并交AC与O，

那么：

AO=MA·Sinθ1=MA·Cos（90°－θ1）

OM=MA·Cosθ1=MA·Sin（90°－θ1）

那么：

M点的东经=A点东经+AO*360/2πΥ北纬半经

=A点东经+MA·Cos（90°－θ1）*360/（2πΥ赤道半径CosA4°A5′A6）

M点的北纬=A点北纬+MA·Sin（90°－θ1）*360/2πΥ极半径

AO与OM是有方向性的，它是以A为坐标原点进行计算的，同时，为了计算的准确性，A点坐标的东经与北纬均应从原来的度分秒换算为以度为单位。

以上原理看似简单，但在现实工作中却很难运用操作，这也是无线电监测人员长期很少关注这种计算方法的原因。

笔者经过近几年研究和摸索，应用BASIC语言编写一个小程序，它能够轻而易举地对无线电测向定位问题进行自动计算，经过实际工作验证，获得很好效果。

通过程序的运行计算，使我们完全有可能将错综复杂的实际问题实现自动测试，避免枯燥、低效率的人工分析，使以前只是理论上提到的解决问题的方法，慢慢变成现实。

编写程序时注意要通过上机调试，才能发现程序中的语法错误和逻辑错误，确保编写的程序所执行的功能与要求一致，从而保证程序的正确性。

以下是原程序表达方式：

5PRINT"Apoint:

"

6PRINT"DONGJING"

10INPUT"DU=";A1

20INPUT"FEN=";A2

30INPUT"MIAO=";A3

40PRINT"BEIWEI"

50INPUT"DU=";A4

60INPUT"FEN=";A5

70INPUT"MIAO=";A6

80INPUT"CHEXIANGJIAO=";A7

100PRINT"Bpoint:

"

105PRINT"DONGJING"

110INPUT"DU=";B1

120INPUT"FEN=";B2

130INPUT"MIAO=";B3

140PRINT"BEIWEI"

150INPUT"DU=";B4

160INPUT"FEN=";B5

170INPUT"MIAO=";B6

180INPUT"CHEXIANGJIAO=";B7

200I4=3.358979#*（A1+A2/60+A3/3600）/180

210J4=3.358979#*（A4+A5/60+A6/3600）/180

220I5=3.358979#*（B1+B2/60+B3/3600）/180

230J5=3.358979#*（B4+B5/60+B6/3600）/180

240AC1=3.358979#*2*6378140*COS（J4）*（（B1-A1）*60*60+（B2-A2）*60+B3-A3）

245AC=AC1/1296000

250CB1=3.358979#*2*6356775*（（B4-A4）*3600+（B5-A5）*60+（B6-A6））

255CB=CB1/1296000

260AA=ATN（CB/AC）

270PRINT"AA=";AA

280AB=SQR（AC*AC+CB*CB）

290MA=ABS（AB*SIN（AA+（B7-270）*3.358979#/180）/SIN（（B7-A7）*3.358979#/180））

300PRINT"MA=";MA

310PRINT"MpointDONGJING"

320MD=I4*180/3.358979#+MA*SIN（A7*3.358979#/180）*360/（3.358979#*2*6378140*COS（J4））

325PRINT"MD=";MD

330MB=J4*180/3.358979#+MA*COS（A7*3.358979#/180）*360/（3.358979#*2*6356775）

335PRINT"MB=";MB

340MDDU=INT（MD）

345PRINT"MDONGJINGDU=";MDDU

350MDFEN=INT（（MD-MDDU）*60）

355PRINT"MDONGJINGFEN=";MDFEN

360MDMIAO=（（MD-MDDU）*60-MDFEN）*60

365PRINT"MDONGJINGMIAO=";MDMIAO

370MBDU=INT（MB）

375PRINT"MBEIWEIDU=";MBDU

380MBFEN=INT（（MB-MBDU）*60）

385PRINT"MBEIWEIFEN=";MBFEN

390MBMIAO=（（MB-MBDU）*60-MBFEN）*60

395PRINT"MBEIWEIMIAO=";MBMIAO

420FX=COS（AA+（B7-270）*3.358979#/180）

430IFFX<0THENPRINT"A"ELSEPRINT"B"

现在我们将对上述程序的具体应用进行分析说明：

程序开始～190，是要求输入测向点A、B的参数值，A7、B7为在测向点A、B对未知信号所测到的测向角；A1～A6为测向点A的东经北纬值，B1～B6测向点B的东经北纬值。

200～230是将A、B东经北纬值转换为各自的弧度值；240～255是计算AC与CB长度；260是计算只要计算出测向线与AB之间夹角α，该式中α用AA表示；280～300是计算AB与MA值；310～335为计算M点的东经北纬值，其中MD表示M点的东经值，MB表示M点的北纬值；340～395分别将M点的东经北纬值转换为各自的度分秒数值；420～430是用于分析测向点A、B各自的测向角度值对计算结果的误差影响，其中，FX表示△ABM内部中∠MBA的余弦值，430是对420计算结论的判断，如果∠MBA的余弦值是负数，说明∠MBA为钝角，测向点A的测向角影响大，打印A，反之，∠MBA的余弦值若是正值，说明∠MBA为锐角，测向点B的测向角影响大，打印B。

下图是该程序运行后得到的输出结果的表达方式。

图中输出结果最后一行的“B”表示“B”点的测试值对计算结果影响更大，其有关内容在误差分析中将会说明。

（图4：

自编BASIC程序运行后得到的输出结果）

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