利用扩频通信手段实现空中目标定位的设计

1、利用扩频通信手段实现空中目标定位的设计论文导读：实现对空中目标的实时定位。只有解决了以上两个问题，才可能构建数据链系统的平台，并在此基础上实现作战能力。关键词：扩频通信，定位，数据链1 问题的提出为了实现利用空中数据链遂行作战任务这一目的，提出了两个新的需要重点解决的问题：（1）实现具有较强抗干扰、保密能力的数字化通信；（2）实现对空中目标的实时定位。只有解决了以上两个问题，才可能构建数据链系统的平台，并在此基础上实现作战能力。由于数字电台是数据链系统的基本装备，因此，进入数据链系统的作战飞机均需要装备数字电台，现有125电台和485等系统可供选择。它们采用DS（直接序列扩频）或DS/FH（直

2、接序列扩频/跳频）调制方式，具有相当的抗干扰能力，可以较好地解决问题（1）。论文发表。与此同时可以利用此型装备解决问题（2）。2 依据的基本原理DS或DS/FH调制是扩展频谱通信的方式之一，是良好的抗干扰、保密通信手段，其中DS调制方式是利用伪随机码对原始数字信息进行频谱扩展。这样利用伪随机码良好的自相关性能是可以测出信号的传递时间，并进而得到空间距离，这是实现定位的前提。3 方案设计3.1理论设想1如果三个通信站同时发送DS信号，三个站之间的伪码完全相同且完全同步，由机载接收机分别测算来自两个站伪码信号的时差t（利用伪随机码良好的自相关特性），可以得到一条位置曲线，由三个站至少可以得到两条位

3、置曲线，其交点为飞机平面位置（见图1），若加上高度信息，就可以实现空间定位。如果三个站位置合适，直接即可实现定位（见图2）。但该设想不能实际应用，因为它需要机载接收机同时接收来自三站的DS信号，对于单通道设备是做不到的，实际方案应有所变化。论文发表。论文发表。3.2理论设想2三站工作在同一时钟下，将单位时间划分为若干通信时帧，在每一时帧中划分三个时帧，由三个站交替在这三个时帧中发送DS信号进行通信，接收机在某一静止点处分别接收来自三站的信号，并计算任两站信号到达的时差t，该时差减去发送间隔即得到t（相当于两站同时发送DS信号而到达接收机的时差），从而完成定位计算。为了在定位范围内，接收机收到的

4、三站信号不至于混叠，三个分时帧之间加有保护时帧。正常情况下，在一个时帧内即可完成定位，信号的周期发送可以完成不间断的实时定位。图1 三点定位原理示意图1图2 三点定位原理示意图2图3通信时帧及接收示意图4 影响定位误差因素4.1时钟的同步系统要求三站发送伪码时钟完全同步，若时钟有同步误差，会产生C（C为光速）的距离差。若采用良好的同步手段，该误差可消除。4.2系统误差由于伪随机码在一个伪随机码元范围内即可相关，因此有ts / 2的模糊时间，将产生ts C / 2距离误差，伪码速率越快，所产生的距离误差越小。现有系统和电台伪码速率为4.096 MHz及5MHz，分别可产生36.6m（4.096M

5、Hz）和30m（5MHz）的误差，该误差不可消除，ts 是伪随机码的周期。4.3接收机的移动造成误差系统的这种定位测算方式虽然使用一部接收机即可以胜任，但要求接收机应该处于静止状态。如果接收机处于移动状态，当接收A站信号后再接收B站信号，接收机已经移动了一段距离，如果移动距离足够长，则测算已无意义。若系统定位分时帧足够短，接收机移动距离较短，可近似认为静止。例如：一个通信时帧长1ms，一架时速为2倍音速的飞机在该时间内位移量为0.7m，可近似认为静止。5 结论（1）该方案可以实现实时定位的要求不需要单独发送定位信号，只要设定相应的通信协议，在通信完成的同时即可完成定位，并可将位置信息下传。（2）机载设备安装工程量小只要数据链系统安装DS调制的数字电台，只需在作战飞机上加装一部小型计算单元即可。（3）安全保密、抗干扰DS调制方式本身具有安全保密、抗干扰能力；另外发送站可多点设置使其具有一定的抗毁能力；作战飞机只需接收信号，自主测算，没有电磁辐射。（4）误差较小，且与距离远近无关。参 考 文 献1 樊昌信，通信原理教程. 北京：电子工业出