闫朝阳，费华莲

（中国电子科技集团公司51 所，上海201802）

0 引 言

现代战争越来越强调隐蔽攻击。实际作战中，往往要求实施严格的电磁静默等反侦察控制以免暴露自己。在这种趋势下，对目标进行无源定位与跟踪已成为一种重要的作战方式。无源定位是利用侦察设备测量带有辐射源的目标（或反射电磁波的目标）位置的一种定位技术。该技术具有作用距离远、覆盖范围大、隐蔽性好、生存能力强、不会遭到敌方的电子干扰和反辐射攻击以及可利用敌方的干扰信号进行探测定位的优点。在海战中，现代舰载雷达面临着电子干扰、反辐射导弹攻击、隐身空防、低空突防四大威胁，利用舰载无源定位系统对海上敌固定或运动辐射源定位，可以在敌雷达探测到我舰之前先敌发现敌舰，先敌进行导弹攻击。

科技进步和海战需要并正在推动舰载无源定位系统与技术的发展。根据参与定位的舰艇的数量，舰载无源定位可分为单舰无源定位和多舰无源定位两大类；按探测目标信号类型又可分为利用外辐射信号和利用目标自身辐射信号2 类。随着现代海战场从大洋深处向近海的转移以及作战方式从“平台中心战”向“网络中心战”的转变，舰载无源定位系统正向着多舰／多平台综合一体化、网络化方向发展。

1 单舰无源定位系统与技术

单舰无源定位的实现过程通常是用单艘运动的舰船对辐射源进行连续的测量，在获得一定量的定位信息积累的基础上，进行适当的数据处理以获取辐射源目标的定位数据，从几何意义上来说就是用多个定位曲线（面）交会来实现定位。单舰无源定位相对于多舰无源定位而言，具有结构简单、实现灵活的优点，因此单舰无源定位一直受到重视，目前国外已有许多系统装备。

1.1 单舰无源定位系统

1.1.1 AN／SLQ－32（V）系统

美国AN／SLQ－32 （V）系列从20 世纪70年代装舰使用后，经过了300 多次大大小小的改进。最近的改造，不仅使其（V）1 ～（V）3 系统的性能进一步提高，又使其增加了（V）4 和（V）5 两个新成员，其中（V）1 和（V）2 型为无源系统，（V）3 ～（V）5 型增加了有源干扰功能，（V）4 型专用于装备航空母舰。SLQ－32（V）电子支援措施（ESM）系统可以无源探测包括来自雷达制导的低飞反舰巡航导弹（ASCM）或相关舰载／海岸炮瞄目标截获雷达等威胁雷达辐射源，能识别雷达的类型，并可提供辐射源的方位角。

目前，美海军正在根据海面电子战改进项目（SEWIP）对海军现役的SLQ－32（V）进行低风险、革命性的系列改进。SEWIP Block 1A将提供改进的控制器和显示器（ICAD）技术及电子支援增强（ESE）系统，ESE 显著增强了对抗ASCM的性能；SEWIP Block 1B将增加对特种辐射源的识别性能；SEWIP Block 1C将Block 1A和Block 1B改进型集成到装备有源对抗措施的SLQ－32 的航母和其它舰船上。

SEWIP Block 2 将利用商用现货，研制替代SLQ－32 的接收机、天线和作战系统界面，新型数字接收机将采用先进的信号处理技术、无源探测和识别更多较远距离处的射频辐射源，并提供被测辐射源信号更精确的到达角信息。未来的SEWIP Block 3 和Block 4 将增强有源干扰能力和红外干扰能力，改进后的AN／SLQ－32（V）系统将至少会装备到2025 年。

1.1.2 AN／BLQ－10 系统

美国洛克希德·马丁公司新近研制的AN／BLQ－10 先进潜艇战术电子支援措施作战系统，是海军第一个具有威胁预警和情报收集功能的全综合雷达和通信ESM。BLQ－10 （V）采用开放式系统结构，其雷达子系统采用了一对窄带雷达调谐器，并有一个宽带接收机，用于对雷达信号进行自动检测、截获、识别及精确定位；其通信子系统包括几个接收机，能探测、截获 HF、VHF、UHF 通信信号以及来自网络的低截获概率信号。

1.1.3 AN／ALR－66A（V）6 系统

美国通用和利顿公司合作研制的AN／ALR－66A（V）6 ，适用于水翼导弹巡逻艇，为之提供无源目标指示和告警。它在C～J 频段内对辐射源具有高截获概率，并能够对敌我武器系统辐射源进行精确定位和识别。

1.1.4 SLQ－380V 系统

西班牙英达拉公司20 世纪90 年代研制的SLQ－380（V）综合型电子战系统，由改进型电子支援系统、综合的干扰和欺骗系统及多威胁目标定位系统组成，用来装备小型水面舰艇、护卫舰等，频率范围：0.5 ～2GHz （C／D 波段）和2 ～20GHz （E／J波段）。SLQ－380 （V）改进型电子支援系统采用了多波束天线，可对箔条弹和红外假目标发射架、近程武器系统及干扰机进行目标定位。

1.2 单舰无源定位技术

单舰无源定位就是根据现有侦察系统所提供的参数（脉幅、脉宽、方位、重频、波段和扫描周期等），对敌海上运动目标进行测向、测距，从而达到定位的目的。目前单舰无源定位的定位处理方法主要有以下几种。

（1）单舰测向定位技术

测向（DOA）定位法是一种经典的定位法。该方法依据三角定位的基本原理，利用运动的单个观测站在不同位置测得的辐射源方位角信息，运用交叉定位原理通过一定的定位算法确定出固定辐射源的位置。对于机动的辐射源，无法实现交叉测向定位。定位过程实际上是对目标运动状态的估计和拟合。现有的定位估计算法主要有极大似然法、最小二乘法和伪线性估计法等。

（2）单舰测到达时间差定位技术

单舰测到达时间差（TDOA）定位法的原理为：对于径向运动的辐射源，由于辐射源距离未知，其辐射信号到定位舰时间的相对变化包含了辐射源的状态信息。从该信息中获得辐射源的速度信息和距离信息，进而获得其位置信息，可实现精确的无源定位。

（3）单舰测方位－测到达时间定位技术

上述单舰测向定位技术中已谈到，当定位对象为高速运动目标时，单舰测向定位对此往往无能为力。为此，可利用到达角（DOA）和到达时间（TOA）测量数据对运动目标进行单舰无源定位和跟踪。观测站在测得辐射源信号的DOA和TOA后，假设辐射脉冲具有恒定的PRI 且相对于观测站作非径向运动，由于其到观测站的距离发生了变化，即DOA发生变化，相应引起脉冲TOA 的变化，所以从DOA和TOA中可以提取辐射源位置信息，实现精确的无源定位。

（4）单舰测方位－测多普勒频率定位技术

单舰测方位－测多普勒频率定位法是根椐运动学原理，从观测站和辐射源间相对运动的径向分量中提取出目标多普勒频率变化率信息，从切向分量中提取出目标角度变化率信息，辅以方位信息，从而精确确定辐射源位置的一种方法。

2 多舰／空无源定位系统和技术

多站无源定位以侦察设备的复杂度来换取定位速度快、定位精度高的优点，在陆地上得到广泛应用；但在海战中多舰无源定位因其速度慢，机动性能差，会面临多舰之间的复杂时间同步、脉冲配对及信息传输等一系列难题，发展比较缓慢。多舰多平台无源定位当前的发展主要集中在水面舰载ESM系统与舰载／升空平台、岸基平台和天基平台ESM系统的交联上，希望借助于舰载机的空中优势来扩大和提高舰用ESM系统的反导作战能力，构成海陆空天立体化的电子防御体系。

2.1 多舰／空无源定位系统

国外为了提高舰载无源定位系统的定位精度，大多利用舰载直升机或无人机和预警机参与无源定位，拉大基线长度，从而有效地提高定位精度。随着网络中心战的不断深入，舰载无源定位系统正向着多舰／多平台综合一体化、网络化方向发展。美海军正在构建协同作战能力（CEC）系统。美海军未来联合作战能力将兼容ESM、电子情报、通信情报、雷达和红外等多种传感器，并计划将海军的CEC 与空军的网络中心协作目标瞄准（NCCT）结合，最终计划在2025 年建成全军的综合电子信息系统（C4KISR），实现对全球任何目标的网络化精确探测、定位和打击。

2.1.1 舰载SLQ－32 与直升机载 ALQ－142（I ）综合一体化

国外典型舰／空一体化无源定位系统主要有美国海军和国会研制的舰载SLQ－32V系统与新型直升机载无源定位系统 ALQ－142 （I ）综合一体化系统。这种新型直升机载定位系统是舰／空一体化电子战系统的机载前端传感器部分，在测向方面采用相位干涉仪天线阵列，所以其测向精度比原先采用罗特曼透镜多波束比幅测向的ALQ－142（V）型更为先进。ALQ－142（I ）系统测得的敌辐射源信号特征参数和方位参数通过数据链直接传送到舰载SLQ－32（V）系统电子战席位或送到舰上作战情报中心（CIC），利用交叉定位法确定出敌辐射源的位置，使整个舰／空电子战系统的探测距离超过雷达视距范围。

2.1.2 舰载无人机载定位系统

国外正在研究舰载无人机载定位系统，无人机携带侦察设备对一定频域和空域内的各种电磁信号进行搜索、测量和分析识别，可以把分析识别放在无人机上进行，把信息传送到舰上，以减轻无人机的载荷，这样舰上侦察设备与无人机上的侦察设备配合使用，就可对敌辐射源进行比较精确的定位。

2.1.3 AN／WLR－1H（V）7ESM 系统

美海军为提高航母和海岸巡逻快艇的威胁告警能力开发的AN／WLR－1H（V）7ESM 系统，代表了目前ESM 海上电子情报（ELINT）和通信情报（COMINT）应用的最新技术。虽然它与CEC 计划无关，但系统具有构建CEC 能力的潜力，能够用来识别各种飞机和舰船上的特殊辐射源，对它们进行跟踪，并把辐射源的信息分发给战斗群的其他舰船。

2.1.4 “沉默的哨兵”无源探测定位系统

1998 年10 月美国公开了洛克希德·马丁公司经过15 年潜心研究的利用商用调频扩播和电视信号、采用相干技术进行目标识别的“沉默的哨兵”无源探测定位系统。系统对雷达截面积（RCS）为10m2空中目标的探测和跟踪距离达180km，方位覆盖60°～360°，同时发现和跟踪目标的容量达200部，每秒可进行8 次实时数据更新。据报导，美国在2002 年7 月22 日将“沉默的哨兵3 ”安装在运动速度为15kn 的舰船上进行演示试验，试验装置如图1所示。

图1 “沉默的哨兵3”舰上试验样机

试验结果表明，“沉默的哨兵3 ”传感器能够作为有限覆盖区域补盲提供空中监视和跟踪，对低空飞行、非协作、慢速运动目标及导弹进行跟踪，能对飞机、不对称威胁和助推阶段导弹提供连续监视，采用低成本无人值守遥控管理。“沉默的哨兵3 ”能对关键的基础设施提供近期作战监视。

2.1.5 美海军CEC 系统与美军CKISR 系统中的无源定位系统

从20 世纪90 年代以来，为了提高舰艇编队的协调指控能力，实现从“平台中心战”向“网络中心战”的转变，美国海军率先提出了发展CEC 计划，意在将航母战斗群中各舰艇的探测跟踪系统、指挥控制系统和武器系统以及预警机等有机联系起来。美海军未来联合作战能力将兼容ESM、电子情报、通信情报、雷达和红外等多种传感器。美海军和空军正在实现CEC 与NCCT 网络的结合。美军计划将在2025 年建成C4KISR 系统，实现对全球任何目标的网络化精确探测、定位和打击。

ISR 是C4KISR 系统的核心和保障。ISR 系统根据设备的覆盖范围通常可分为3 级：第1 级ISR系统能覆盖战场的大部分地区。美军通过NCCT计划把海、陆、空、天基的升空传感器如RC－135 “铆钉”、“联合星”、空中预警飞机、“全球鹰”无人机和海军的EP－3 飞机这样的平台通过Link－16 数据链等连成网络，以大大改进对时敏目标的探测、识别和定位能力，减小目标定位误差和瞄准时间，扩大现有传感器的作用距离。第2 级ISR 系统包括那些对重点地区进行详细监视的系统如“捕食者”无人机，以及携带有各种传感器的战斗机和直升机，通过Ad－Hoc 自组网技术等连成网络，支持第1 级系统。第3 级ISR 系统是进入21 世纪以来，美军针对在伊拉克城市作战环境中缺乏灵活侦察手段，快速发展起来的无线传感器网络系统。

2.1.5.1 AN／ALQ－217AESM 系统

E－2D预警机是海军扩展防空任务的一个关键“使能器”，E－2D 的核心装备是 AN／APY－9 雷达和AN／ALQ－217AESM 系统。AN／APY－9 雷达采用机械扫描与电扫描相结合的探测方式，完全能够满足美海军无缝隙覆盖360°空域的要求。AN／ALQ－217AESM系统能以很高的有效性和很低的成本精确识别和定位雷达。E－2D能与CEC 系统完全兼容，借助数据链将来自各种平台的雷达跟踪数据融合为一幅高质量、实时合成的跟踪图像，通过Link－16 将监视图像分发给没有装备CEC 的平台，提供一个无缝的空中战术态势图像。E－2D将成为美海军网络中心战中极其重要的一个空中节点。

2.1.5.2 LR－100ESM／ELINT 系统及 ELINT 有效载荷

“全球鹰”装有由利顿公司设计、诺斯罗普·格鲁曼公司生产的LR－100 小型自动化的ESM 电子情报（ELINT）系统。LR－100 重27kg，频率覆盖范围为2 ～18GHz ，可对射频辐射源进行探测、识别和定位，并将辐射源的到达角、位置、频率、脉冲重复频率和脉冲宽度等参数显示在坐标上。“全球鹰”主要依靠该系统执行战场信号情报侦察任务。

“全球鹰”上还装有由德国EADS 公司开发的ELINT 有效载荷，它是一种“高灵敏度传感器”，可以对雷达辐射源进行探测、定位和分类，探测距离达500km。它具有2 种工作模式：一种是自动工作模式，在很宽的电磁频谱范围内，对已知和未知辐射源进行连续监视，从而建立电子作战序列；另一种是人工模式，对特定的辐射源进行详细分析，并对所有被监视的辐射源进行记录。接收到的辐射源信号在无人机上进行预处理，然后通过下行链路传送到地面，由电子情报地面支援站做进一步分析。

“全球鹰”能够为网络中心战快速战场感知提供强有力的支持，其先进的机载任务载荷能极大地提高对地面目标持久和高精度的侦察监视能力，以及对目标的识别、跟踪和快速定位能力。

2.1.5.3 海洋侦察卫星“无源定位”任务载荷

美国“白云”系列、俄罗斯的海洋侦察卫星和目前的“微卫星编队”是多星侦察系统，采用TDOA定位体制。多星定位体制的卫星轨道一般为1 000km以上。在多星体制的侦察系统中，单颗卫星仅配置信号参数测量单元，即采用一个用于信号参数测量的信号接收天线，而不需要测量信号DOA的复杂的天线阵列，它利用3 ～4 颗卫星的位置差别得到信号TDOA 来完成对辐射源的定位。这种定位体制要求星座中各颗卫星间有严格的时间同步。

2.1.5.4 借助互联网的远程遥控编队无源定位系统

国外一种基于Ad－hoc 无线网络的“组网化无人机（UAV）通信、指挥与控制”（NetUAVC3）样机进行了试飞。该项目体现了外军提出的一种受群集昆虫特性启发而形成的“群集情报”的概念。“群集化”UAV的电子战接收机具有数字式信息素自主功能，即把每台接收机看作是存在于这个“群集”中的一个蚂蚁，获得的参数可作为另一台接收机截获信号时的引导。利用这种NetUAVC3架构，操作员可以对远方“挂拖”在因特网上的“鱼网式网络”进行遥控，对远方辐射源进行定位侦察。该研究内容包括，一种将“网络级情报”和“任务级情报”融合到“自主飞行控制单元”中去的算法、演示“把UAV 的任务功能连接到移动节点上”的功能和由组网化UAV编队对射频辐射源定位的功能。

2.2 多舰／空无源定位技术

多舰／空无源定位的处理方法目前主要有以下几种：

（1）多舰／空（编队）测向交叉定位技术

多舰／空测向交叉定位法的基本原理是利用2个或2 个以上的舰／空平台对同一目标辐射源测得的方位信息，采用三角方法或最佳状态估计法等算出目标辐射源的位置。

（2）多舰／空（编队）时差无源定位技术

多舰／空时差定位法的基本原理是利用已被精确测定了相互间位置、距离的3 个（或3 个以上）舰／空侦察设备去测量辐射源信号到达的时差，在二维平面内，辐射源信号到2 个舰／空平台的到达时间差确定了一组以2 个舰／空平台的位置为焦点的双曲线，2 个舰／空平台的连线称为基线，3 个（或3 个以上）舰／空平台根据时差就可作出2 组（或2 组以上）双曲线，2 组双曲线相交得到2 个交点，再利用粗测向信息排除基线另一侧的虚假定位点，就可确定辐射源的位置。测时差定位的优点是定位精度较高；缺点是对侦察设备和时统设备的要求高，同时由于噪声和误差的存在，会出现多值模糊和无解的情况。

（3）二舰／空时差、测向交叉无源定位技术

利用时差的无源定位，通常要有3 个接收站以达到消除多值模糊和定位精度的要求。如果海上舰对舰的无源定位，要以3 条舰艇作为接收站，那它们之间的数据传输和时间同步都变得十分复杂，会影响定位的收敛时间和定位精度。

二舰／空测时差、测向定位法又称双曲线－直线交叉法，基本原理是利用已被精确测定了相互间位置、距离的2 个舰／空的侦察设备测辐射源信号到达的时差，做出一组双曲线，然后用其中一个舰空平台的测向线和双曲线相交，交点即为辐射源的位置。该方法实际上是测向交叉定位法和测时差定位法的综合，定位精度和要求的设备复杂度介于测向交叉定位法和测时差定位法之间。

（4）利用外辐射源的超视距探测定位技术

传统的无源探测定位装备主要是通过探测目标辐射源信号来确定目标的位置，但对保持电磁沉默状态的目标却无法实现有效的探测和定位。于是，人们探索出新颖的利用广播和电视等信号在被测目标形成的反射信号来对目标定位的无源探测定位技术。利用这种技术的典型代表是美国洛克希德·马丁公司研究的“沉默的哨兵”无源探测定位系统，关键技术是无源相干定位（PCL）技术。该技术以IBM公司研究的算法为基础，通过接收来自一个或多个调频无线电台、电视台的直接路径信号或散射信号，并利用目标飞过时产生的反射信号载波和信号包络定位空中目标，同时借助可视化软件和分析软件将目标显示在三维显示器上。目前，该技术在工程实现上还存在如何从很强的直达波和背景噪声中检出微弱信号以及如何解模糊，获得精确的AOA 和TDOA等诸多问题。

（5）基于大气波导的超视距无源探测定位技术

超视距无源探测定位技术系统利用对流层散射和大气波导传输机理，来实现对千里以外的射频信号探测和定位。大气对流层可以对雷达辐射的电磁波产生散射，虽然这种散射信号很弱，但只要侦察接收机的灵敏度足够高，还是可以截获到雷达信号的，可以对雷达实施超视距侦察。现主要有湍流理论、不相干反射理论和相干反射理论3 种理论可以在某种程度上解释对流层远距离传播的现象，与实测的结果大部分是相符的，但都还不能做出全面、完整的解释，目前比较成熟的是湍流理论。所谓大气波导就是由于特定区域的温度和湿气急剧地垂直变化使雷达波集中在对流层最低部位的一种反常现象。大气波导的出现可使陷获在其中的电波以较小的损失（和在自由空间的衰减量级相当）沿波导传输，所以，对通信系统和有源无源探测系统会造成严重影响。

在军事应用上，波导对于雷达和电子战系统都是一把“双刃剑”，一方面存在波导时，如果选用合适的频率和发射角，能使雷达实现超视距探测；另一方面如果正确掌握波导位置、厚度和密度等，又可实现ESM系统对目标雷达的超视距探测、定位和干扰。

3 结束语

本文在大量收集国内外有关舰载无源定位技术资料的基础上，对利用外辐射源信号和利用目标自身辐射信号的多舰／空和单舰无源定位系统、定位方法和关键技术进行了较为全面的概述。多舰／空无源定位存在舰船机动性差、多舰／空平台之间面临复杂时间同步、脉冲配对及信息传输等一系列难题，目前发展较缓慢；单舰无源定位发展迅速，国外已有产品，国内应把握时机，争取在关键技术上取得突破，

并形成装备，与有源雷达协同工作、相互支持，在未来对敌斗争中确保“制电磁权”。

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