用于定位目标的方法和实施此方法的多基地雷达系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及用于检测和定位可能尤其是飞行器的目标的方法、其在空中交通的初 级监控方面的应用、用于实施此方法的多基地雷达系统、W及包括此多基地雷达系统的用 于监控空中交通的系统。
[0002] 本发明尤其适用于借助于例如电视信号的机会点信号对空中交通的初级监控。
【背景技术】
[0003] 空中交通的初级监控（不需要飞行器目标方面的协作）常规上是借助于"单基地" 雷达进行的，运些雷达发射无线电脉冲并且接收有待检测的目标（飞行器）对所述无线电 脉冲的反射，每一雷达的发射器和接收器处于相同位置。也存在所谓的"多基地"系统，包 括一个或多个无线电信号的发射器W及多个接收器，所述多个接收器不与运个或运些用于 接收反射的发射器处于相同位置。在所有运些情况下，运些是"主动"系统，发射具体意在 用于检测目标的无线电信号。
[0004] 还存在所谓的被动检测系统，其在多基地型的检测方案中采用其它地方可用的无 线电信号机会点信号")，例如无线电话或电视信号。接着谈到被动相干位置（PCL)。纯 被动系统不适合于像空中交通监控运样重要的应用；然而，至少原则上可能基于与运些发 射器的操作器的协议、根据合作模式使用机会点发射器来产生"半主动"系统。 阳〇化]图1示出了多基地检测的基本原理，其可能是主动的或被动的。发射器m?传输无 线电信号SRE，所述无线电信号SRE在空气中传播并且遵照两条路线到达接收器RR:
[0006] -直接路径Ti，其长度Li等于发射器与接收器之间的距离D;W及
[0007] -间接路径T2,其包括有待检测的目标C(运里是飞行器）的反射，呈现出长度 L2乂1，运取决于所述目标的位置。
[0008] 遵循直接路径的信号（参考信号）和遵循间接路径的信号从不同方向到达接收 器；因而，例如借助于配备有波束成形电路（接收图案的数字合成）的阵列天线来区分运些 信号。接着可W通过交叉相关来确定运些信号的相对传播延迟，Atp=AL/C= (Lz-Li)/ c(c是无线电信号的传播速度，也就是说光速），由此便能计算出L2(假设Li是已知的）。接 着，已知所述目标位于一个楠球上，运个楠球的焦点是发射器和接收器，运个楠球被定义为 点的轨迹，目标离两个焦点的距离的总和等于L2("双基地距离")。如果有至少两个其它的 发射器/接收器对可供使用（例如，存在至少=个接收器与单个发射器，或者至少=个发射 器与单个接收器，或者两个发射器和两个接收器等），则可W通过各个楠球之间的交叉点来 定位目标C。在运动的目标的情况下，反射信号通过多普勒效应而进行频移。因而计算相 关度若干次，在两个信号之间引入不同频移；相关度最大的频移值使得能够确定"双基地速 度"，运是双基地距离L2相对于时间的导数。可W基于=个不同的"双基地速度"来获得目 标的速度向量。
[0009] 容易理解的是，为了能直接传播，发射器和接收器必须"在视线内"，因而意味着， 考虑到地球的曲面，其距离可能几乎不超出几十公里，除非发射器和接收器中的至少一个 位于高海拔高度处，而运有时候是不可能的，或者是不期望的。在主动式多基地雷达（其 中，发射器的福射方向图是根据检测要求来限定的）中，运并不是问题，但是在应用于空中 交通监控的被动式检测系统的情况下，上述情况就会成为问题。
[0010] 目标的位置会受到不确定性的影响，运个不确定性的值取决于用于检测的无线电 信号的带宽。运会限制可W用于空中交通监控的机会点发射器的选择。实际上，使用FM无 线电话发射器（带宽大约为20曲Z)会导致约为1km量级的不确定性，因而不适合于监控 民用空中交通（虽然它适合于其它应用，例如用于飞行器检测），而电视信号（带宽大约为 lOMHz)能够实现约为20m量级的不确定性，运对于民用空中交通监控是令人满意的。然 而，电视发射器发射的波束基本上平行于地面，并且在垂直面呈现出小的张角（ouverture angulaire)(其具有2°至4°量级）。运意味着，在30, 000英尺（大约9144m)海拔飞行 的飞机只会受到位于超过300km之外的电视发射器的照射。
[0011] 借助于图2来图示运种情形。运个图（并不是按比例的）表示地球的表面球形 (ST)上的发射器邸。发射器发射相对窄的波束的形式的无线电信号SRE，其沿平行于发射 器水平的地面ST的切面的平均方向传播。虚线TV表示由民用飞机组成的目标的飞行轨迹。 运条线平行于地面，并且与地面保持约为9, 000m量级的距离H。可W看出，波束SRE在检测 区域ZD中截取轨迹TV，检测区域ZD离发射器邸非常远。另一方面，接收器RR(其相对于 表面ST的高度至多几十米）必须离发射器m?更近很多，W能够截取波束SRE。
[0012] 因此，形成被动式多基地雷达的电视发射器与接收器群组所确保的覆盖范围在空 中监控中感兴趣的高海拔处呈现出"盲锥"。图3A和图3B示出了多基地系统情况下的运种 效应，该多基地系统包括一个电视发射器Tx和=个接收器Rx，=个接收器Rx位于发射器 周围大约30km的半径内，在视线中"（"L0S")。在图3A中，区域RCi。。。表示在1000英 尺（304.8m)海拔的覆盖范围：可W看出，区域RCi。。。呈现出大概凸面的形状。另一方面，在 图3B中，区域RCs。。。。表示在30, 000英尺巧144m)海拔的覆盖范围，区域RC3。。。。的形状是圆 环；发射器和接收器所处的中屯、区域没有覆盖范围。环的空隙对应于发射器与接收器之间 的对准方向，在运个空隙中，接收器的福射方向图呈现出零，从而会拒绝直接信号。容易理 解的是，通过使用环形检测区域来实现一个地域的全部覆盖并不实际，如果电视发射器的 位置未针对运种应用优化，则更是如此。此外，信号显著地衰减，运让离发射器和接收器有 数百公里距离的目标很难得到被动定位。
[0013] 文献W0 03/014764公开了一种合作相干定位的方法，其不要求接收器在一个或 多个发射器的视线内。运种方法使用对插入到发射器发射的信号中的预定义序列的检测， 从而减轻不存在参考直接信号的情况。运种技术有局限性，因为必须修改所发射的信号。此 夕F，只能在预定义序列的持续时间之中对接收到的信号进行整合，而预定义的序列的持续 时间通常很短暂；运意味着该方法只有在良好的信噪比条件下才能工作。
[0014] 文献EP1 972 962公开了一种被动式和非合作相干定位的方法，其不要求接收 器在发射器的视线内。运种方法使用对在接收到的信号被目标反射之后的独特特性（"指 纹"）的提取，从而减轻不存在参考直接信号的情况。运项技术只有在限制性假设条件下才 能工作，尤其是高信噪比。此外，运项技术似乎更适合于模拟调制而不是数字调制，而在机 会点信号中，数字调制不断地得到更广泛的使用。
[0015]HialesAirSystems公司为欧洲航空安全组织（Organisationeurop^ennepour las6cu;rit6delanav