[科普中国]-场地误差

简介

无线电测向的实质是由测量被测电磁波的等相位面(波降面)的法线方向相对于参考方向间的夹角来确定目标电台的方位。因此在研究测向误差时，除了应考虑由本机特性引起的误差外，还应考虑那些容易使被测电台的电磁波波阵面发生畸变的因素所引起误差。这里，除了接收机及接收天线产生的二次辐射外，至关重要的是测向机架设天线周围的场地环境的影响。

影响作用具体地将场地环境的影响作用可归纳下列二个方面：

a)测向天线体系附近地形的起伏不平及土壤导电性能的不均匀性，或者土壤的干湿程度、陆地到海洋的导电特性的变化等原因，都会造成电磁波波阵面的畸变。

b)测向机附近，甚至较远处的各种物体和建筑物，如天线、高压输电线、树木和各种体积能与工作波长比拟的较大的物体都可能反射电波，且各种金属物体、房屋和其他一切导电与半导电物体均可能成为二次辐射体。在被测电台的电磁场作用下，这些物体中会产生感应电动势，形成高频电流。这些高频电流就会辐射出二次电磁场。它与来自被测电台的主电磁场同时作用于测向天线体系所在的空间，势必使空间的电磁场发生畸变引起测向误差。

二次辐射体如果二次辐射体处于谐振状态时(即当二次辐射体接地时，其长度为1/4波长;不接地时，其长度为1/2波长)，造成的误差最大。因为在这种情况下，二次辐射体上被激励出的高频电流最大。二次辐射体产生的二次电磁场强度与电流大小有关，还与二次辐射体本身的体积大小有关，体积越大。则二次场的作用距离越远。

二次辐射体对测向准确度的影响和主场与二次辐射场的幅度之比、这两个电场之间的相位差、从测向机到被测电台的方向与到二次辐射体的方向间的夹角以及测向天线的方向图等因素有关。

一般情况下，二次辐射电磁场可分解为相对主场的同相分量和异相分量两部分。同相分量会引起示向度误差，异相分量会引起示向度模糊。

由于土壤的参数，以及远区导体的辐射特性都是随大气、来波的极化等条件的变化而变化的，所以远区的环境影响也随时间而变化，由它造成的误差就具有随机性。这样，就无法对其进行校正，从而降低了测向机的准确度。如果天线的方向特性图越尖锐，则反射体对测向机的影响越小。

然而，在一些特定的场合，如舰船或飞机上的测向机就无法避免金属物体对它的影响。但是这种情况下产生的误差往往具有一定的规律性，因此在测向过程中是可以对其进行修正的。这种可以修正的误差通常称为偏差。

复杂的二次辐射体的影响将特别严重。例如在测向天线周围乃至较远区存在的窄方向收发讯天线就属于这种复杂的二次辐射体。它的二次辐射的能量集聚成一个窄波束，所形成的强二次电场能在比较大的距离上(达数公里)引起明显的测向误差。1

雷电定位系统的场地误差雷电定位系统(LLS)由于能对大面积范围的雷电进行实时遥测，指示雷电发生的时间‘地点、强度以及回击次数并能动态显示雷暴的运动轨迹，已被广泛地应用，近几年来、广西、湖北、安徽.辽宁、黑龙江、山东、浙江、内蒙古等省已相继建立了雷电定向定位系统，对电力系统的调度、雷电参数的收集起了积极作用，买际观测结果表明，这种定向定位系统如安装场地不当会育较大的定位误差。因此，对定向误差进行分析和处理就显得十分有意义。

LLS是通过各方向探测器(DF)测量雷电发生的角度，进而进行球面三角定位来确定雷击.点的位置，因此DF的定向精度也就确定了LLS的定位精度，日于各种髓机因素及DF站周围场地环境的影响，使DF实测方位角具有随机和场地两种不同的误差。山于DF只反应地闪回击辐射场峰值，并排斥云闪。这时雷电通道离地面只有数百米，其方向基本垂直，因而定向精度很高，加上系统电子线路等固有的随机误差后、总随机误差也只有1''左右，但因场地引起的误差却可达10度~20度甚至更大，井且是角度本身的函数，

电力工业部武汉高压研究所的肖丽等发明一种消除场地误差的参数化方法，该方法假定场地误塾为有限阶三角级数形式，利用本征值技术将间题化为一个无约束极值问题、通过求解日标函数的极值点辛直接求出误差函数曲线，由于避免了反夏优化求解每个雷电样本的位置坐标，使得求解只对场地误差函数式中各参数进行，因而可同时大批量的使用雷电样本、使汁算结果既有统计特性又有解析特性。2