王赫男，张 永，柏 羽

(海军大连舰艇学院，辽宁 大连 116018)

0 引 言

随着现代信息技术的飞速发展，电子战在现代战争中的地位和作用不断提高。从近年来发生的多次高科技局部战争可以看出，围绕雷达的电子干扰/抗干扰斗争尖锐激烈，反辐射导弹应用广泛，低空突防技术不断发展，隐身技术大显身手，这些都给以雷达探测技术为代表的有源定位技术带来了新的挑战。而无源定位技术是仅仅依靠被动接收辐射源的信息来实现定位的，具有隐蔽性好、作用距离远的特点，被广泛应用于电子侦察机领域。

目前无源定位技术主要可以分为两大类，即多站无源定位和单站无源定位技术。在多站无源定位技术中，应用最广泛的2种方法是测向交叉无源定位法和时差无源定位法[1]。利用测向交叉法对三维目标定位仅需2个观测站，系统对站间的时间同步要求不高，但其缺点是定位误差较大，在侧边区尤为明显。而利用时差法对三维目标定位至少需要4个观测站，该系统可获得较高的定位精度，但其对各站间的时间同步要求较苛刻，系统较复杂。而单站无源定位技术一般是利用单个运动平台对辐射源角度连续进行测量的方法来定位。采用方法主要有：最小二乘法，到达时间定位法，频率法，方位-时间联合定位法，方位-频率联合定位法，幅度-方位定位法，测相位差变化率定位法等[2]。多站定位虽然有定位精度相对较高的优点，但是它需要多站的同步工作，各站间数据交换量大，时间较长。与多站定位相比，单站定位的设备量大为减少，定位时间短，同时定位精度也能满足要求[3-5]。

本文基于变化方位角最小二乘估计对电子侦察机无源定位的全过程进行动态仿真。通过大量的仿真数据，详细分析了电子侦察机转向角度对定位结果的影响，研究成果对于提高电子侦察机的定位效能具有较高的应用价值[6-7]。

1 基于变化方位角的最小二乘估计

敌我相对运动如图1所示。在假定目标做等速直线运动情况下，目标运动轨迹可由(β0,D0,Vm)唯一确定，其中Vm=[VmxVmy]T。所谓的被动目标定位问题，就是利用观测序列(β0,β1,β2,…,βn)求解目标参数向量[D0VmxVmy]T的过程。在最小二乘的意义下，至时刻tn，目标参数的被动估计方程可描述如下。

图1 敌我相对运动态势

设xwi为时刻ti我侦察机(观测站)在x轴方向的位移，是已知量；ywi为时刻ti我侦察机(观测站)在y轴方向的位移，是已知量；xmi为时刻ti目标舰在x轴方向的位移；ymi为时刻ti目标舰在y轴方向的位移。

sinβk(ymk-ywk)=cosβk(xmk-xwk)

(1)

设目标舰做匀速直线运动，Vmx是目标舰在x轴方向的速度；Vmy是目标舰在y轴方向的速度。目标舰的运动状态方程为:

(2)

推导可得：

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

cosβk(xwk-xw0))

(9)

cosβk·(xwk-xw0))

(10)

cosβk·(xwk-xw0))

(11)

式中：Δβi=βi-β0，为i次测量方位与初始测量方位之差，是已知量；xwi为时刻ti我侦察机(观测站)在x轴方向的位移，是已知量；ywi为时刻ti我侦察机(观测站)在y轴方向的位移，是已知量。

有：

AX=Y

(12)

因而可知，矩阵A、向量Y均为已知量，只要A阵非奇异，依据方程(12)，则可以得到X的解。

(13)

(14)

(15)

(16)

式中：xmi=xw0+D0sinβ0+Vmx·ti；ymi=yw0+D0cosβ0+Vmy·ti。

2 电子侦察机无源定位仿真分析

基本假设：电子侦察机航速(单位kn)、初始航向(单位°)、测角误差(单位°)。目标舰的初始方位(单位°)、初始距离(单位mile)、初始航向(单位°)、航速(单位kn)。以及侦察机的转向角度(单位°)和转向时间(单位min)。我舰的初始位置设为平面坐标原点，并设电子侦察机与敌舰处于同一平面(忽略电子侦察机的高度)。

基于变化方位角最小二乘估计，利用Visual C++软件平台，对电子侦察机无源定位的全过程进行仿真，设定初始态势电子侦察机航速200 kn、初始航向120°、测角误差3°、转向时机第10 min、所在经度22°、纬度124°。目标舰的初始方位120°、初始距离30 nmile、初始航向30°、航速20 kn时，电子侦察机各转向角度仿真结果如图2所示。

图2 电子侦察机不同转向角度示意图

通过大量仿真实验分析可得，当电子侦察机转向角为0°时，定位精度较差，甚至得不到结果；当转向角趋近90°时，定位精度逐渐增高；当超过90°时，定位精度又逐渐下降。

3 结束语

本文利用Visual C++软件平台，基于变化方位角最小二乘估计算法，通过建立电子侦察机运动模型、舰艇机动模型等对电子侦察机无源定位的战术决策进行寻优仿真。仿真结果表明：电子侦察机无源定位的精度与初始态势、转向时机、转向角有着密切的关系。经过大量的仿真实验，发现当电子侦察机转向角度为90°时，定位精度最高。本文的研究对于提高电子侦察机的定位效能具有一定的指导意义。