魏澤華，戴慧玲，汪庭霽

（國家無線電監(jiān)測中心，北京 100037）

1 引言

隨著我國無線電事業(yè)的迅猛發(fā)展，無線電新技術、新業(yè)務的廣泛應用，無線電臺（站）數量急劇增加，無線電干擾現象也日趨嚴重，直接威脅到社會穩(wěn)定、國家安全和人民生命財產的安全。在無線電干擾源查找過程中，通常采用的方法是首先利用固定監(jiān)測站對目標干擾源進行測向定位以鎖定大致區(qū)域，然后通過移動監(jiān)測車逼近目標干擾源縮小查找范圍，最終徒步攜帶便攜設備確定目標干擾源位置。在查找目標干擾源的過程中，當無線電波受到建筑物的遮擋或者反射時，會嚴重影響查找目標干擾源的快速性和準確性，大大增加查找目標干擾源的工作量。因此在查找目標干擾源時，一個比較有效的方法是尋找目標區(qū)域內的制高點來進行測向定位，降低建筑物等復雜環(huán)境帶來的影響，但是會在很大程度上增加監(jiān)測人員的工作量和時間，嚴重影響查找效率。

無人機被稱為“空中機器人”，隨著微電子、導航、控制、通信等技術的不斷成熟與進步，無人機開始向小型化、低空化、簡單化、低技術化、低成本化方向發(fā)展，憑借站得高、看得遠、飛得快、行進無障礙、適應能力強、改裝方便等優(yōu)勢，迅速在軍事和民用領域獲得青睞。

利用無人機空中測向定位可以有效彌補徒步查找目標干擾源難度大、效率低的缺點，降低人力成本與時間成本，提高干擾源查找的快速性與準確性。無人機上攜帶有接收天線、接收機、數據處理單元、網絡傳輸單元、電源、電子羅盤及GPS模塊等。

2 基于單無人機的空中測向定位干擾源研究

基于單無人機的空中測向定位干擾源原理如圖1所示。該方法主要是利用比幅測向法[1]進行測向，多點交匯來實現定位。當利用移動監(jiān)測車鎖定目標干擾源的精確范圍后，將無人機在測向點1位置升空，無人機攜帶的接收天線將接收到的目標干擾源的信號信息進行采集，并傳輸至數據處理單元，數據處理單元將目標干擾源信號信息、GPS位置信息與時間信息融合，通過網絡傳輸單元傳輸至地面測向顯示系統(tǒng)，測向顯示系統(tǒng)通過比幅測向法測得目標干擾源的來波方向，得到對目標干擾源的示向線1。操控無人機飛行至測向點2，再次測向測得目標干擾源的方位，得到對目標干擾源的示向線2。示向線1和示向2的交匯點即目標干擾源的具體位置。

圖1 基于單無人機的空中測向定位干擾源原理

需要注意的是，當對目標干擾源進行第二次測向時，無人機的移動方向應避免與第一次測向獲得的示向線在同一直線上，否則將不能進行交匯獲得準確的定位結果。

采用基于單無人機和比幅測向法的干擾源定位方法的優(yōu)點是結構簡單、體積小巧、實際用途廣泛，頻率變化對系統(tǒng)測量影響較小，只需使用一架無人機就能獲得定位結果。但是接收信號幅度容易受發(fā)射信號起伏、傳播過程中反射和折射影響，監(jiān)測弱信號時幅度比較難度較大，測向精度不高，同時受限于遙控距離，在地理環(huán)境復雜等特殊情況下，對無人機的操控難度較大，也可能會因為不能將無人機遙控至理想的測向點而不能獲得滿意的定位結果。

3 基于雙無人機的空中測向定位干擾源研究

基于雙無人機的空中測向定位干擾源原理如圖2所示。該方法是將TDOA定位法[2][3]與比幅測向法結合起來的定位方法。當利用移動監(jiān)測車鎖定目標干擾源的精確范圍后，將兩架無人機在測向點1 和測向點2升空，兩架無人機攜帶的接收天線將接收到的目標干擾源的信號信息進行采集，并傳輸至數據處理單元，數據處理單元將目標干擾源信號信息、GPS位置信息與時間信息融合，通過網絡傳輸單元傳輸至地面測向顯示系統(tǒng)，測向顯示系統(tǒng)通過目標干擾源到達兩架無人機的時間差并轉換成距離差獲得一條雙曲線。然后根據從其中一架無人機上（測向電2處無人機）接收到的數據通過比幅測向法測得目標干擾源的方位，得到對目標干擾源的示向線。示向線與雙曲線的交匯點即目標干擾源的具體位置。

圖2 基于雙無人機的空中測向定位干擾源原理

采用基于雙無人機和TDOA及比幅測向法的干擾源定位方法的優(yōu)點是在不顯著增加復雜度的條件下克服了基于單無人機干擾源定位法受限于操控距離和復雜地形的缺點，結構相對簡單。但是仍存在接收信號幅度容易受發(fā)射信號起伏、傳播過程中反射和折射影響，監(jiān)測弱信號時幅度比較難度較大，測向精度不高，同時對接收信號的時間同步要求較高。

4 基于多無人機的空中定位干擾源研究

基于多無人機的空中定位干擾源原理如圖3 所示，我們以三架無人機為例。該方法完全采用TDOA定位法對目標干擾源進行定位。當利用移動監(jiān)測車鎖定目標干擾源的精確范圍后，將三架無人機在不同定位點升空（三架無人機方位差別盡量較大），其中定位點1處的無人機設為主無人機，定位點2和定位點3處的無人機設為從無人機。三架無人機攜帶的接收天線將接收到的目標干擾源的信號信息進行采集，并傳輸至數據處理單元，數據處理單元將目標干擾源信號信息、GPS位置信息與時間信息融合，通過網絡傳輸單元傳輸至地面測向顯示系統(tǒng)，測向顯示系統(tǒng)通過測算目標干擾源到達定位點1與定位點2、定位點1與定位點3處無人機的時間差并轉換成距離差獲得兩條雙曲線，兩條雙曲線的交匯點即目標干擾源的具體位置。需要注意是，為了獲得更高的定位精度，有時可不設主無人機，通過測算目標干擾源到三個定位點無人機兩兩之間的到達時間差得到三條雙曲線來獲得交匯定位點。

采用基于多無人機和TDOA定位干擾源定位法的優(yōu)點是系統(tǒng)相對簡單，天線為監(jiān)測天線，沒有復雜的測向天線，環(huán)境兼容性較好，具有一定的抗多徑能力，定位結果精確，信號帶寬越寬，時間測量精度越高，尤其適用于寬帶低功率譜信號。但是對無人機接收信號的時間同步要求較高，同時由于需要升空多架無人機，對監(jiān)測人員的技術業(yè)務水平要求較高。

圖3 基于多無人機的空中干擾源定位原理

5 空中測向定位干擾源方法對比

基于無人機的空中測向定位干擾源的方法對比如表1所示，主要在無人機數量、成本、定位精度、復雜度、時間同步要求、抗多徑能力等方面進行對比?；趩螣o人機的空中測向定位干擾源的方法適用于無人機操控人員不足、地理環(huán)境簡單的開闊區(qū)域；基于雙無人機的空中測向定位干擾源的方法適用于無人機操控人員相對不足、地理環(huán)境較簡單的城郊區(qū)域；基于三無人機的空中定位干擾源的方法適用于無人機操控人員充足、對定位結果要求較高、地理環(huán)境較復雜的城市區(qū)域。

表1 三種空中測向定位方法對比

6 結束語

本文對基于無人機的空中測向定位干擾源方法進行了簡單介紹，分析了不同方法的優(yōu)缺點及適用場景。在實際干擾源定位工作中，要根據實際情況靈活選擇不同的定位方法以達到最優(yōu)的定位結果，降低干擾源查找工作的復雜度，提高工作效率。此外，無線電技術的發(fā)展會促生出更復雜的干擾信號，因而針對干擾信號的定位方法還需要進一步的研究。

[1] 高為.無源定位技術研究[D].上海交通大學，2006.

[2] 肖秀麗，唱亮.測向交會定位的定位精度分析[J].中國無線電，2011（4）：51-53+66.

[3] 劉剛，趙國慶.分布式多站無源時差定位系統(tǒng)研究[D].西安電子科技大學，2006.