[科普中国]-测向交叉定位法

测向交叉定位法(directional cosine intersection positioning method)是指利用测出3个方向图，即3个圆锥面，相交确定目标位置的方法。采用干涉仪测角原理，利用无线电波直线传播的特性，测量用户发射电磁波传播方向来测定用户相对于测站基线方向的夹角，基线两测站收到信号的相位差和基线的夹角成余弦关系，故称为方向余弦。

简介测向交叉定位法(directional cosine intersection positioning method)是指利用测出3个方向图，即3个圆锥面，相交确定目标位置的方法。采用干涉仪测角原理，利用无线电波直线传播的特性，测量用户发射电磁波传播方向来测定用户相对于测站基线方向的夹角，基线两测站收到信号的相位差和基线的夹角成余弦关系，故称为方向余弦。此方向余弦即代表测向。由两条基线测得测角的圆锥位置面而相交，即可得出和距离无关的目标在天球上的角位置，如有第三个基线测出第二个方向余弦，再定出第三个位置面，同前两个位置面相交于一点即可定出用户空间位置，即为测角交叉定位法1。

无源定位在电子支援( ESM)系统中，通过对辐射源的电磁参数、方向角和到达时间的被动测量估算辐射源及其载体平台的位置，称为无源定位。由于ESM 系统本身不发射能量，仅通过被动测量来对目标进行定位和隐蔽跟踪，这对提高系统在现代电子战( EW) 环境下的生存能力具有重要作用。

与有源探测设备相比，无源探测设备具有作用距离远、宽带工作、低截获率等优点，可增强系统在电子战环境下的抗干扰能力，是现代电子对抗中不可缺少的重要手段。

测向交叉定位方法是通过移动机载或地面单站的移动，在不同位置多次测量方位，利用方位线的交会进行定位，或者通过空载或地面固定多站的测角系统所测得的指向线交会进行定位。测向交叉定位系统具有全方位、快速、探测距离较远、在受到干扰的情况下仍能正常工作等优点，是无源定位方法中发展较早、研究较为成熟、应用较为广泛的一种无源定位技术2。

无源定位方法分类（1）通过2个接收站测量目标信号的到达角，在二维或三维空间上经过射线交叉确定目标位置，这是测向交义定位法。

（2）过多个接收站测量目标信号的到达时间，根据一个时间差确定一组双曲面，三组双曲面的公共点就是目标位置，这是时差定位法。(二维需要3个接收站，三维需要4个接收站)

（3）通过多个接收站测量目标信号的到达频率，一个多普勒频差可以确定一组椭球面，根据三组椭球面的公共点确定目标位置，这是差分多普勒定位法。(二维需要3个接收站，三维需要4个接收站)

（4）根据以上定位方法的优缺点，进行综合实施定位，这是复合定位法。

（5）在对目标特征(包括频率特征、机动特征等)己知的情况下，可以根据多普勒频移、运动学等原理，对目标进行单站无源定位3。

测向定位算法分类（1）利用包含目标坐标值的测量方程组来求解辐射源的位置信息，常用的是简化加权最小二乘定位算法；

（2）利用测量确定的定位线的空间几何关系确定辐射源的位置信息，例如以距离最短为准则的最小二乘-卡尔曼滤波算法、异面直线定位算法和垂线定位算法等3。

测向交叉定位法优缺点与其它无源探测定位方法比较，测向交义定位法优缺点如下：

优点:

（1）以采用传统有源雷达天线装置进行无源测向，易于对传统雷达进行组网完成无源探测任务。

（2）用窄波束搜索式测向，天线增益高，探测距离源。

（3）接收机及信号处理相对比较简单，传统雷达的接收机及信号处理设备经改造可以完成无源探测任务。

（4）多站信号的相互匹配比其它无源定位方法容易实现。

缺点:

（1）雷达天线接收波束宽度的限制，定位误差比较大，只达到预警的作用。

（2）接收天线在方位角进行机扫，对信号的接收测量较难同步进行3。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所