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电离层虚高对超视距雷达多站联合定位精度的影响

张旭辉 姜春华 刘桐辛 杨国斌 赵正予

张旭辉,姜春华,刘桐辛,等. 电离层虚高对超视距雷达多站联合定位精度的影响[J]. 电波科学学报,xxxx,x(x): x-xx. DOI: 10.12265/j.cjors.2021236
引用本文: 张旭辉,姜春华,刘桐辛,等. 电离层虚高对超视距雷达多站联合定位精度的影响[J]. 电波科学学报,xxxx,x(x): x-xx. DOI: 10.12265/j.cjors.2021236
ZHANG X H, JIANG C H, LIU T X, et al. Effect of the ionospheric virtual height on the joint positioning accuracy of multi-station over-the-horizon radar system[J]. Chinese journal of radio science,xxxx,x(x): x-xx. (in Chinese). DOI: 10.12265/j.cjors.2021236
Citation: ZHANG X H, JIANG C H, LIU T X, et al. Effect of the ionospheric virtual height on the joint positioning accuracy of multi-station over-the-horizon radar system[J]. Chinese journal of radio science,xxxx,x(x): x-xx. (in Chinese). DOI: 10.12265/j.cjors.2021236

电离层虚高对超视距雷达多站联合定位精度的影响

doi: 10.12265/j.cjors.2021236
基金项目: 国家自然科学基金面上项目(62071166);秦皇岛市科技研发项目(202003B004)
详细信息
    作者简介:

    张旭辉 (1998—),男,山西人,武汉大学电子信息学院硕士研究生,研究方向为电离层物理、电波传播和空间信号处理

    姜春华 (1983—),男,江西人,武汉大学电子信息学院副教授,博士,研究方向为电离层物理、电波传播和空间信号处理

    刘桐辛 (1993—),男,浙江人,武汉大学电子信息学院博士后,博士,研究方向为空间探测与信息处理技术

    通讯作者:

    姜春华 E-mail: chuajiang@whu.edu.cn

  • 中图分类号: TN953+.7

Effect of the ionospheric virtual height on the joint positioning accuracy of multi-station over-the-horizon radar system

  • 摘要: 在天波超视距雷达系统的短基线多站联合定位中,一般假设多站点电离层反射虚高保持一致,为确定这一假设对定位结果的影响,本文进行电离层探测试验,以研究电离层虚高对多站联合定位精度的影响。试验时分别架设两个接收站模拟短基线超视距雷达系统的接收站点,再在较远距离架设目标站点,利用来自目标站点的发射信号模拟目标的返回信号。本文假设参考站点到目标站点链路的电离层反射虚高和大圆距离是已知的,对于同一工作频率,利用参考站点-目标站点链路上的电离层虚高,去解算定位站点-目标站点之间的大圆距离。参考站点和定位站点相距约90 km情况下,结果显示:目标和定位站(道孚-武汉)大圆距离约为1 260 km时,两条链路的虚高均方根误差约为5.82 km,相应的大圆距离的定位均方根误差约为5.02 km,相对误差约为0.34%,当目标和定位站(乐山-武汉)大圆距离约为1 000 km时,误差分别约为5.5 km, 5.69 km和0.46%。试验结果和理论分析表明,可以从缩短接收站点的布局和降低电离层反射虚高两个方面进一步提高目标定位的精度。本文试验结果可为短基线天波超视距雷达的建设提供较为重要的参考价值。
  • 图  1  单站有源定位示意图(左)和根据Martyn等效定理构建的三角形(右)

    Fig.  1  Schematic diagram of the single site location (left) and Triangle constructed according to Martyn's equivalence theorem (left)

    图  2  虚高偏差对大圆距离解算的影响

    Fig.  2  Effect of the virtual height deviation on the calculation of great circle distance

    图  3  四个试验站点的地理位置示意图

    Fig.  3  Geographical location of Daofu, Leshan, Xiantao and Wuhan stations

    图  4  大圆距离解算流程图

    Fig.  4  Flowchart of the great circle distance calculation

    图  5  仙桃站和武汉站接收的斜测电离图(2021年3月12日15:00)

    Fig.  5  The oblique ionograms recorded at Xiaotao and Wuhan stations at 15:00 on March 12, 2021

    图  6  道孚-武汉链路的真实虚高差和大圆距离解算误差

    Fig.  6  Real virtual height deviation and calculated error of the great circle distance of Daofu-Wuhan link

    图  7  道孚-武汉链路数据标定时选取的频率

    Fig.  7  Frequency selected for data calibration of Daofu-Wuhan link

    图  8  乐山-武汉链路的真实虚高差和大圆距离解算误差

    Fig.  8  Real virtual height deviation and calculated error of the great circle distance of Leshan-Wuhan link

    图  9  乐山-武汉链路数据标定时选取的频率

    Fig.  9  Frequency selected for data calibration of Leshan-Wuhan link

    表  1  道孚-仙桃的虚高解算道孚-武汉大圆距离的误差

    Tab.  1  The error using the virtual height of Daofu-Xiantao link to calculate the great circle distance of Daofu-Wuhan link

    日期虚高均方根误差/km大圆距离均方根误差/km相对误差/%
    3月12日6.035.180.34
    3月13日6.355.490.36
    3月14日5.044.350.32
    平均值5.825.020.34
    下载: 导出CSV

    表  2  乐山-仙桃的虚高解算乐山-武汉大圆距离的误差

    Tab.  2  The error using the virtual height of Leshan-Xiantao link to calculate the great circle distance of Leshan-Wuhan link

    日期虚高均方根误差/km大圆距离均方根误差/km相对误差/%
    3月12日5.465.560.47
    3月13日4.915.220.41
    3月14日6.026.210.48
    平均值5.505.690.46
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-30
  • 录用日期:  2021-12-16
  • 网络出版日期:  2021-12-16

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