2 新算法与经典算法比较
传统目标源定位中,计算目标源经度和纬度的经典算法主要有2种:一是“两点定位法”,即2条相对干扰源的定向射线(由测量时,定向天线给出的方向)交于一点,则这一交点,就是所要求的目标点,如图l所示。
这种算法缺点是在求解干扰源C的经、纬度过程需考虑的情况较多。例如求解过程中,以测量点A为例,A点的经度可能比B点高,或比B点低;A点的纬度可能比B点高,或比B点低,这共有4种情况,再加上干扰点C的每一种情况对应的2种不确定性,那么实际C点在求解过程中可能性共有4×4=16种。那么至少要编写16个子程序,其编程过程异常复杂,且易于出错。
二是“双曲线定位法”,该定位法是以三个测量点中的任意两个为双曲线的焦点,并作两对双曲线,这两对双曲线必然有交点,该交点就是所求的干扰点。但这种方法也存在多种情况,分析比较复杂。因此基于该系统设计的要求,提出了一种新的定位算法。
该新算法主要优点:建立数学模型,简洁、明了和直观地分析问题;极大改进“两点定位法”,避免各种复杂、繁琐情况的出现,避免因南北半球或者经、纬度的矢量性而产生的计算错误;简化系统程序的复杂程度,提高程序的运行速率,缩短程序运行的周期,从而加快干扰源的追踪和定位;精简系统设备,降低设备成本,扩展原有系统功能。
3 系统算法
该系统设计的核心算法可分成两部分,一是干扰点的跟踪和定位,也就是求解干扰源经、纬度;二是求解距离,即求解干扰源C与测量点A和B的距离。软件设计时,以模块化的设计思想,结合TMS320F2812的指令及其硬件的结构特点,系统软件设计分为算法主程序和A/D转换程序。
3.1 干扰侦测系统的基本原理
图2为干扰侦测与定位系统原理图。为了直观,把整个系统的主要原理图抽象到二维平面坐标系中,其中:A点为侦测的主机位置;B点为侦测的从机位置;C点为待测干扰源;Jl为主机测试点A和干扰源C点之间的连线与正北方向的夹角;J2为从机测试点B和干扰源C点之间的连线与正北方向的夹角。以A点为坐标参考点,令A点坐标为(AJ,AW),则B点和C点的坐标分别是(BJ—AJ,BW—AW)、(CJ—AJ,CW—AWl:坐标X轴定义为经度,Y轴定义为纬度。
假定坐标系XOY中,在A点进行干扰测试,当频谱仪的探测天线转到与正北方向成J1角度时,干扰信号强度最大、干扰信号最强,因此可以确定干扰源就在射线AA’上,其干扰信号与主机测量点(以正北方向为参考方向)的夹角就是Jl;同理,在从机探测点B点测量时,干扰源就在射线BB’上,其干扰信号与从机测量点(以正北方向为参考方向)的夹角就是J2;两条射线AA’和BB’的交点就是干扰源C点,即完成干扰源的侦测和定位。假如测量过程中,干扰源不停移动,由于整个系统在定位时,干扰源的定位时间非常短暂,因此,经过多次侦测和定位,可形成无数个C点组成的干扰源轨迹,从而发现干扰源的运动参数,完成对干扰信号的追踪。