前言

在无线电侦测、频谱监测场景中，超短波频段的定位需求越来越频繁，不同于多站协同定位的复杂部署，单站定位仅凭单个站点的观测数据，就能同时解算辐射源的方位和距离，实现坐标锁定，灵活适配车载、便携、固定等多种工程场景。

超短波单站定位的理论基础

超短波以视距传播为主，无天波反射，传播路径稳定可预测。这一特性决定了单站定位的核心逻辑：单个站点同步解算方位（AOA/DOA）+ 距离，二者结合即可精准锁定辐射源二维坐标，无需多站数据交互与时间同步。

基础理论推导

设监测站坐标为，辐射源坐标为，测得方位角为，距离为r，则满足：

图1 单站定位的核心是来波方向角与距离

单站定位的本质，就是通过信号测量同时获取与r，代入上式直接解算目标位置。

主流超短波单站定位方案

结合工程成熟度与场景适配性，目前有 3种主流方案，覆盖大多数超短波定位需求。

1.测向 + 移动单站交汇（工程首选，90%场景适用）

这是目前超短波非合作辐射源（黑飞、黑广播、非法干扰源）定位的主流方案，成熟度最高、实用性最强，也是城市频谱管理的核心应用方案。

核心逻辑：多点分时测向，交汇定位。

① 测向：常用的有比幅测向、相关干涉仪测向、空间谱测向等，通过测量信号到达不同天线的幅度、相位差，结合天线间距d和超短波波长，计算得到来波方位角。

② 移动单站分时定位：固定单站只能确定方向，而车载、便携等移动单站，通过2次以上不同位置的测向，形成多条方位线，几何交点就是辐射源的位置。多次移动拟合多条方位线，可以降低干扰误差。

图2 通过移动站对目标信号定位演示

适用场景：车载监测站、便携侦测站，黑广播、对讲机干扰源、非法干扰源排查。

图3.无线电监测车

2. 场强衰减模型测距 + 测向融合

无需移动、无需多站，固定单站就能直接解算辐射源坐标。

核心逻辑：测向定方向 → 场强反推距离 →距离圆与测向线交叉（ 融合定坐标）。

基于超短波视距传播的场强衰减规律，测量接收场强E，结合发射功率估算值（这一步往往需要一些先验信息，比如：通过对信号的识别&解析，结合相关政策法规或者技术标准）、天线增益G、传播损耗L，反推距离r。

图 4 距离圆与测向线交叉实现单站测向

技术特点：优势是无需移动，适配无人值守场景；局限是定位精度有限，可以粗略定位范围。

图5.超短波固定测向站

3. 多普勒频移 + 相位差联合定位（低成本窄带优选）

固定单站、低成本、无需移动，对窄带单音信号定位效果优异。

核心逻辑：常规固定站天线静止，仅靠目标自身运动产生多普勒，瞬时维度不足、无法单时刻定位；工程上通过固定阵地多单元天线阵 + 高速电子开关时序切换，让接收孔径在空间上快速扫描 / 切换，形成观测端等效虚拟运动。

关键本质：

①物理站点地理坐标完全固定，无机械转动；

②电子开关分时切换不同阵元，等效形成观测天线沿基线做高速虚拟运动；

③此时相对多普勒由两部分共同贡献：目标真实运动 + 观测阵元等效虚拟运动；

④不需要目标长时序航迹、不需要干涉仪测向辅助，单时刻 / 短时序即可实现固定站单站无源定位。

多普勒单站定位推导过程如下：

[一、模型与几何定义]

(1)  阵列与等效运动设定

l 观测站地理原点 O(0,0)，N 元直线均匀天线阵，基线沿 X 轴排布；

l 阵元间距 d，电子开关高速时序轮切阵元，切换周期 Ts；

等效效果：接收相位中心随时间沿基线做匀速虚拟直线运动，等效虚拟速度：

为相邻阵元空间间隔，Δt 为开关切换时间。

l 目标辐射源：远场平面波，坐标 r=(x,y)，真实运动速度 ；

l 载波频率 ，波长 ；

l 目标相对于观测阵元的视线单位矢量 ；

(1)  相对径向速度定义

传统静止站：仅目标径向速度

等效运动阵：总相对径向速度 = 目标径向速度 + 观测虚拟运动径向速度

其中：。为观测阵列等效虚拟速度矢量。

【二、多普勒频移公式重新推导】

 电磁波低速近似 ，通用多普勒频移：

代入总相对径向速度：

物理核心变化

· 普通固定站：，仅目标运动贡献多普勒；

· 阵元 + 电子开关：人为可控引入 ，观测端自带空间运动分量，调制出额外多普勒差异。

[三、分时多阵元的差分多普勒]

电子开关依次切换阵元 1,2,…,n，每个阵元对应一个等效空间位置、一个等效虚拟速度分量，得到多组独立多普勒观测 Δf1,Δf2,…,Δfn。

设阵列沿 X 轴，等效虚拟速度只有 X 分量：

目标方位角 θ，则视线单位矢量：

利用天线阵电子开关带来的观测端等效运动，通过差分多普勒直接解出方位角 θ。

【四、多普勒实现定位】

已经求出θ，再引入多普勒变化率或多时刻等效运动多普勒，即可解距离 r。

远场距离 r，目标位置：

【五、多普勒单站定位小结】

技术特点：单通道多普勒测向机因“结构简单、成本低”，主要应用于对精度要求不高的窄带场景。

图6.单通道准多普勒测向机组成示意图

结束语

超短波单站定位以部署简单、响应快速、适配性强的核心优势，已成为无线电监管、干扰排查、安全侦测的关键技术。从移动车载到固定值守，从低成本窄带到高精度融合，3种主流方案可覆盖绝大多数工程场景。搭配标准化实操流程与误差优化手段，即便在城市多径、遮挡等复杂环境下，也能稳定实现辐射源快速定位。

关于祯仪

祯仪科技，专业从事宽频段无线电信号接收，适用于无线电管理、信号侦查与分析、通用频谱分析、卫星导航监测、低空复杂电磁环境感知等。