无线电测向与定位

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　　前言：对于专业无线电人士和无线电管理机构来说,测向定位并不陌生,而且非常容易做到。无线电管理机构不但有专业无线电人才，而且有非常先进的设备，他们的固定监测站和移动监测车可以自动交汇定位。而对于非专业人员尤其对于青少年无线电爱好者来说，要实现快速准确测向与定位，不是一件特别容易的事。本文所介绍的测向与定位方法对业余无线电爱好者在无线电测向与定位活动中或许有一定的帮助。
　　无线电测向，就是利用无线电测向设备，测出目标信号源的方位。无线电定位，就是在测向的基础上，进一步确定目标信号源的具体位置(经纬度)。
　　一、无线电测向
　　1) 无线电测向所需设备
　　ⅰ)无线电测向接收机 ⅱ)定向天线 ⅲ)指南针 ⅳ)GPS卫星定位仪 ⅴ)计算器以及纸笔 ⅵ)目标信号源等。
　　2) 无线电测向
　　a) 目标信号源要能发射出稳定的频率和功率，开启目标信号源。
　　b) 测向者开启测向接收机，把接收机调到目标信号源所发射的频率上，如果接收机有频段扫描功能，也可把接收机调到目标信号源发射的频段内进行扫描搜索目标信号源所发射的无线电信号。测向者要根据周围的地形地物，选择合适地点开始测向，所选择的地点要较开阔，500米内没有反射物，且能够测到稳定的目标信号。
　　c) 利用GPS记录第一次测试地点的经纬度a0 b0 ，a0是经度，b0是纬度。
　　d) 测定方位角
　　方位角沿正北方向顺时针旋转的角度。转动测向天线，寻找目标信号的最大方向，利用指南针记录此时天线的方位角,也就是目标信号源的方位角。计算方位角要把指南针的磁北方向加上当地的磁偏角作为方位角，不要把指南针的北极指针与天线的夹角作为方位角。把第一次测到的方位角记作e。
　　e) 沿第一次测向的正北方向前进一段距离到A点，在A点进行第二次测向，记录A点的经纬度a0 b1，并且测出A点目标信号源的方位角n.

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　　二、无线电定位
　　1) 以第一次测向点为坐标原点，以经度方向为X轴，以纬度方向为Y轴,建立直角坐标系。
　　2) 在所建直角坐标系中，以坐标原点为角的顶点，作出第一次所测的方位角。方位角一边是北纬(Y轴)方向，另一边也就是目标信号源的方向。

　　在所建直角坐标系中作出第二次所测方位角，角的顶点坐标为第二次测向点的经纬度与第一次测向点的经纬度的差a0-a0，b1-b0。把b1-b0 记作△b1
　　3) 则直线OA的斜率K1=cot e,(注：cot e表示角e的余切)直线OA的函数表达式为：
　　Y1=cot e.X (1)
　　直线AB的斜率K2=cot n, 直线AB的函数表达式为：
　　Y2=cot n.X+△b1 (2)
　　4) 直线OA和直线AB的交点B就是目标信号源所在地点，有函数(1)和函数(2)可得B点的坐标为：
　　X=△b1/(cot e-cot n)
　　Y=△b1.cot e/(cot e-cot n)
　　那么B点的经纬度即目标信号源的经纬度就可确定了。
　　目标信号源的经度为：
　　a0+△b1/(cot e-cot n)
　　目标信号源的纬度为：
　　b0+△b1.cot e/(cot e-cot n)

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　　三、提高定位精度
　　理论上，测出两个方位角，作出两条直线，找出两条直线的交点，求出这个点的经纬度，也就确定了目标信号源的经纬度。但由于测向设备和测向过程中不可避免地存在一定的误差，所以计算定位的目标信号源与实际存在一定的误差。为了更准确定位目标信号源，我们沿正北方向再找一个点E进行测向，E点的经度为a0 ，纬度b2,所测方位角为m,如图二所示

　　那么直线ED的函数表达式为：
　　Y3=cot m.X+△b2 (3)
　　直线OB的函数表达式为：
　　Y1=cot e.X (1)
　　直线AB的函数表达式为：
　　Y2=cot n.X+△b1 (2)
　　由(1) (2)可得B点坐标为：
　　(△b1/(cot e-cot n), △b1.cot e/(cot e-cot n))
　　由(1) (3)可得D点坐标为：
　　(△b2/(cot e-cot m), △b2.cot e/(cot e-cot m))
　　由(2) (3)可得C点坐标为：
　　((△b1-△b2)/(cot n-cot m), (△b1-△b2).cot n/(cot n-cot m))
　　那么目标信号源就在三角形BCD区域内。
　　B点的经度为：
　　a0+△b1/(cot e-cot n)
　　B点的纬度为：
　　b0+△b1.cot e/(cot e-cot n)
　　C点的经度为：
　　a0+ (△b1-△b2)/(cot n-cot m)
　　C点的纬度为:
　　b0+(△b1-△b2)cot n/(cot n-cot m)
　　D点的经度为:
　　a0+△b2/(cot e-cot m)
　　D点的纬度为:
　　b0+△b2.cot e/(cot e-cot m)

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　　四、几种特例
　　1)如果所测方位角为0°或180°，则信号源在所选测向地点的正北方或南方。如果测向要求是要找到目标信号源，那么沿正北方向或正南方向逐渐逼近，根据测向接收机幅度的变化，就能够很快找到目标信号源。如果只是要求定位，那么就在第一次测向的正西方或正东方再选一点进行测向。下面以方位角为0°进行分析。设第二次测向点与第一次测向点的经度差为△a1 方位角为e。如图三示。

　　图三

　　则第一次所测得的函数表达式为：
　　X=0 (4)
　　第二次所测得的函数表达式为：
　　Y=cot e.X-△a1.cot e (5)
　　那么由(4) (5)可求出B点的坐标为(0, -△a1.ctge)
　　B点即为目标信号源点，其实际经度为：
　　a0
　　其实际纬度为：
　　b0-△a1.cot e
　　3) 如果所测方位角为90°或270°，如果只找目标信号源，则如1)沿信号方向逐渐逼近查找。如果只是定位，以方位角为90°进行分析。方位角为90°时所得直线的函数表达式为：
　　Y=0 ( 6)
　　然后沿正北方向找一点A，点A与第一次测向点的经度差是0，纬度差是△b1，所测方位角为e。如图四示。

　　那么第二次所得直线的函数表达式为：
　　Y2=cot e.X+ △b1 (7)
　　由(6) (7)可得B点的坐标为( -△b1 /cot e,0)
　　B点的实际经度为：
　　a0-△b1/cot e
　　B点的实际纬度为：
　　b0

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　　五、存在问题的分析
　　在实际测向定位中，由于测向接收机，地理环境等的影响,所测方位角有可能存在一定的偏差,这样就造成最终所计算的目标信号源的经纬度与实际经纬度存在一定的误差。如果在测向过程中，没有测到目标信号源的真实方向，而是其它方向上的反射信号，那么，其方位角的偏差就更大了，所计算的目标信号源的经纬度可能相差很大甚至是错误的。
　　在测向过程中，选择合适的测向地点，避免测到反射信号，测出正确﹑精确的目标信号源的方位角，是非常重要的，也是测向定位成败的先决条件。(作者：王海增)

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