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摘要：由于影响短波信号稳定传播的因素复杂，所以会导致短波信号测向误差的原因十分复杂。本文就此探讨了一些关于短波测向常见误差方面的个人体会与心得，仅供交流。
关键词：短波测向；定位；误差
中图分类号：TN911.6
1.概述
单站定位，是指运用射线反跟踪原理，利用一台能同时测量来波方位角/仰角的短波测向机，依据电波在电离层中的反射高度，在天波一跳范围内确定出发射机的位置。射线反跟踪技术取决于是否具有一个足够准确地反映测向机点到发射机点之间的电离层情况的电离层模型，因此，正确地建立电离层模型，预测出符合实际情况的电离层参数，对于提高单站定位精度起着至关重要的作用。
无线电测向，是指通过测量无线电波的特性参数，获得电波的传播方向，进而确定其辐射源所在方向的过程。两个或多个测向站同时对同一个辐射源的来波方向进行无线电测向，所测示向度进行交会定位，以确定辐射源的位置，进而查明发射电台位置。它是无线电频谱监测的有效手段。
2.短波测向常见误差分析
2.1测向设备本机误差
测向设备本机误差是由于测向系统的技术体制机理或工艺缺陷导致测向过程中产生的示向度误差，包括天线体系、馈线、测向接收机以及终端示向设备等。
2.1.1天线效应引起的误差
这里主要关注两种在实际中常见的双交叉框形天线和垂直天线引起的误差。其中：（1）双交叉框形天线：1）交叉框形天线本身电气结构的不对称、传输馈线的不对称而导致接收机输入的不平衡，还有天线周围环境 （包括地面）对天线、馈线造成影响的不对称会导致测向设备在接收电波时产生附加感应电动势，与天线体系定向接收产生的感应电动势几何相加，使方向图产生畸变，从而引起误差。2）由框形天线的馈线及与其它导线直接接收空间电磁场而感应产生无方向性的感应电动势，形成无方向性接收，产生与主感应电动势相互作用的附加感应电动势，将使天线方向特性图产生相应的畸变。为了消减因此产生的误差 ：一是将测向设备置于隐蔽地下空间和使用屏蔽电缆 ；二是在接收机输入端加入去耦滤波电路，消除残剩在馈线、电源线上由直接接收产生的感应电动势。3）除由上述单个天线阵元引起误差外，还存在间隔两个天线不平行引起的误差。为了减小这种影响，在施工时，要对相应地对间隔双交叉框的平行度提出严格要求。（2）垂直天线：1）间隔垂直天线不对称引起的误差。不对称的情形包括：两副间隔的垂直天线相对于接收机安装架设得不对称、天线阻抗的相位角和有效高度不一致、负载阻抗不相等及馈线电气参数及其长度不相同等。为减小这类原因导致的误差，在工程中，通常是在允许一定的示向度误差时，相应地对两天线对于接收机的位置安装的对称性提出精确程度的要求。2）多元分离天线单元组阵不均衡引起的误差。在工程中，要确切分清楚是哪一种不正确架设导致误差是比较困难的。通常对三种情况引起的误差进行讨论分析 ：天线单元的定位偏斜引起的误差、天线底座水平高度不同引起的误差以及某一根天线单元倾斜引起的误差。因此，为了提高测向准确度，在架设多元天线阵时必须切实按照严谨的工艺要求去做。
2.1.2系统设备的反射与辐射
测向系统设备包括接收机及相关设备由于其本身也是电的良导体，可以把投射到它上面的电磁波反射到天线所在空间，从而形成反射电磁场。另外，经接收机接收、放大的射频信号泄漏也将产生二次辐射场。所以，这些电磁场在天线周围与来波电磁场的合成将使来波的波阵面发生畸变引起测向误差。在工程上消除这种影响的方法，是将测向接收及其它相关设备放入到地下空间内，并做好必要的屏蔽与防水措施。
2.1.3场地环境误差
短波测向场地环境对测向精度的影响可归纳为三个方面：（1）测向天线体系附近地形的起伏不平及土壤导电性能的不均匀性，或者土壤的干湿程度、陆地到海洋的导电特性的变化等原因，都会造成电磁波波阵面的畸变。（2）测向站附近及较远处的各种物体和建筑物，如天线、高压输电线、树木和各种体积可与工作波长比拟的较大物体都可能反射电波，且各种金属物体、房屋和其他一切导电与半导电物体均可能成为二次辐射体，它与来自被测电台的主电磁场同时作用于测向天线体系所在的空间，势必使空间的电磁场发生畸变引起测向误差。（3）远区的环境影响，包括远区土壤与导体对电磁波的反射特性、大气变化、来波的极化形式等，由此方面所造成的误差具有随机性。因此，在选择建立测向场地时要严格遵循技术指标要求进行。
2.1.4 短波传播所致误差
短波主要靠天波传播，易受电离层状况影响。经电离层反射的天波，就变成多波束的復杂极化的电磁波 ；电离层的倾斜会导致测向偏移 ：不同层次的电离层反射到地面同一点的电磁波，会产生电磁波的相互干涉等，这些因素均会造成测向误差。对于大功率的短波广播信号，还可能是经过某地反射后经电离层再反射而到达测向天线体系所在地，此间受到的影响除了电离层的因素外，还会受地表反射处的地形及土壤条件的影响。
2.2极化误差
在短波测向中，视距离情况到测向天线体系的电波既有天波也有地波。靠电离反射的天波，往往既有垂直极化分量，又有水平极化分量。由于天线体系对垂直分量和水平分量接收的方向特性图是不同的，其合成方向特性图会发生畸变，进而产生测向误差。这种误差称为极化误差。
因为电离层参数随时间变化，所以极化误差也必然随时间变化。极化误差还与测向机和被测目标台之间的距离有关。待到地波己全部衰减，而仅靠天波来测向时，由于在这个区间反射波是很陡地入射，形成一个测向不稳定的区域。在该区域就不能满意地进行测向。当距离继续增大时，天波的波前倾角随之下降，极化误差亦开始减小，测向准确度也随之提高。
克服极化误差的措施有：1） 长时间多次测向，取平均值。根据概率的计算，在大量观测中，绝对值相等、符号相反的随机误差出现的概率几乎是相同的。因此，降低极化误差的有效方法之一是长时间连续测量出多个示向度的数值，然后取其平均值。2） 选择抗极化差的无线电测向天线体系，采用间隔交叉双环天线或 H 型、U 型爱德考克天线体系，均能有效地减少极化效应引起的测向误差。
2.3电离层侧向偏移误差
电离层的分布随垂直高度而异，在水平面上也不均匀，而且电离密度相同的电离层，其表面往往呈波浪形的，且随时间不断变化，造成对无线电波的旁侧反射。电离层的倾斜使反射波偏离了地球大圆弧的方向。这种情况所引起的测向误差称为侧向偏移误差，表 2 三组不同时间段的实测数据。
2.4短波波段的电波干涉
特别是大功率的短波广播信号为远距离测向时，电波会有两条或更多的电离层反射束会同时到达测向机，这有可能是经过不同的电离层反射，或者是经过同一层的多次反射。其摆动的周期还随工作频率的降低而增加，且夜间比白天要长。电波中各分量的幅度、相位以及合成场的幅度、相位也以同样的周期在变化。在远距离测向中，干涉误差是测向不稳定的主要原因。减小干涉误差的有效措施是采用间距大的（需要占用很大面积的场地）、具有锐方向特性的测向天线体系。另一种措施是用若干个测向站进行分组测向。
3.结语
短波单站定位，就是利用一台能同时测量来波方位角和俯仰角的短波测向机，运用射线反跟踪原理，并辅以电离层模型或实测的电离层高度信息，在天波一跳范围内确定发射机的位置。因此信号的方位角、仰角、通信距离、传播模式及电离层高度等各参数的测量准确性都对单站定位的精度有很大的影响。
由于影响短波信号稳定传播的因素复杂，所以会导致短波信号测向误差的原因十分复杂，针对场地影响因素及误差评判、电离层变化规律性及其所致的测向误差量化更是研究无线电测向误差的难点，本文归纳分析了短波测向误差的常见情况，总结探究消减这些常见误的基本方法，随着实践数据的积累，相关的研究工作还会继续完善。
参考文献
[1]彭涛，韩仿仿，林自豪。单站定位短波信号的误差分析[J]，中国无线电，2012年第7期
[2]王宝君。中短波信号测向交会与定位技术研究[D]，西安电子科技大学，2011
关键词：短波测向；定位；误差
中图分类号：TN911.6
1.概述
单站定位，是指运用射线反跟踪原理，利用一台能同时测量来波方位角/仰角的短波测向机，依据电波在电离层中的反射高度，在天波一跳范围内确定出发射机的位置。射线反跟踪技术取决于是否具有一个足够准确地反映测向机点到发射机点之间的电离层情况的电离层模型，因此，正确地建立电离层模型，预测出符合实际情况的电离层参数，对于提高单站定位精度起着至关重要的作用。
无线电测向，是指通过测量无线电波的特性参数，获得电波的传播方向，进而确定其辐射源所在方向的过程。两个或多个测向站同时对同一个辐射源的来波方向进行无线电测向，所测示向度进行交会定位，以确定辐射源的位置，进而查明发射电台位置。它是无线电频谱监测的有效手段。
2.短波测向常见误差分析
2.1测向设备本机误差
测向设备本机误差是由于测向系统的技术体制机理或工艺缺陷导致测向过程中产生的示向度误差，包括天线体系、馈线、测向接收机以及终端示向设备等。
2.1.1天线效应引起的误差
这里主要关注两种在实际中常见的双交叉框形天线和垂直天线引起的误差。其中：（1）双交叉框形天线：1）交叉框形天线本身电气结构的不对称、传输馈线的不对称而导致接收机输入的不平衡，还有天线周围环境 （包括地面）对天线、馈线造成影响的不对称会导致测向设备在接收电波时产生附加感应电动势，与天线体系定向接收产生的感应电动势几何相加，使方向图产生畸变，从而引起误差。2）由框形天线的馈线及与其它导线直接接收空间电磁场而感应产生无方向性的感应电动势，形成无方向性接收，产生与主感应电动势相互作用的附加感应电动势，将使天线方向特性图产生相应的畸变。为了消减因此产生的误差 ：一是将测向设备置于隐蔽地下空间和使用屏蔽电缆 ；二是在接收机输入端加入去耦滤波电路，消除残剩在馈线、电源线上由直接接收产生的感应电动势。3）除由上述单个天线阵元引起误差外，还存在间隔两个天线不平行引起的误差。为了减小这种影响，在施工时，要对相应地对间隔双交叉框的平行度提出严格要求。（2）垂直天线：1）间隔垂直天线不对称引起的误差。不对称的情形包括：两副间隔的垂直天线相对于接收机安装架设得不对称、天线阻抗的相位角和有效高度不一致、负载阻抗不相等及馈线电气参数及其长度不相同等。为减小这类原因导致的误差，在工程中，通常是在允许一定的示向度误差时，相应地对两天线对于接收机的位置安装的对称性提出精确程度的要求。2）多元分离天线单元组阵不均衡引起的误差。在工程中，要确切分清楚是哪一种不正确架设导致误差是比较困难的。通常对三种情况引起的误差进行讨论分析 ：天线单元的定位偏斜引起的误差、天线底座水平高度不同引起的误差以及某一根天线单元倾斜引起的误差。因此，为了提高测向准确度，在架设多元天线阵时必须切实按照严谨的工艺要求去做。
2.1.2系统设备的反射与辐射
测向系统设备包括接收机及相关设备由于其本身也是电的良导体，可以把投射到它上面的电磁波反射到天线所在空间，从而形成反射电磁场。另外，经接收机接收、放大的射频信号泄漏也将产生二次辐射场。所以，这些电磁场在天线周围与来波电磁场的合成将使来波的波阵面发生畸变引起测向误差。在工程上消除这种影响的方法，是将测向接收及其它相关设备放入到地下空间内，并做好必要的屏蔽与防水措施。
2.1.3场地环境误差
短波测向场地环境对测向精度的影响可归纳为三个方面：（1）测向天线体系附近地形的起伏不平及土壤导电性能的不均匀性，或者土壤的干湿程度、陆地到海洋的导电特性的变化等原因，都会造成电磁波波阵面的畸变。（2）测向站附近及较远处的各种物体和建筑物，如天线、高压输电线、树木和各种体积可与工作波长比拟的较大物体都可能反射电波，且各种金属物体、房屋和其他一切导电与半导电物体均可能成为二次辐射体，它与来自被测电台的主电磁场同时作用于测向天线体系所在的空间，势必使空间的电磁场发生畸变引起测向误差。（3）远区的环境影响，包括远区土壤与导体对电磁波的反射特性、大气变化、来波的极化形式等，由此方面所造成的误差具有随机性。因此，在选择建立测向场地时要严格遵循技术指标要求进行。
2.1.4 短波传播所致误差
短波主要靠天波传播，易受电离层状况影响。经电离层反射的天波，就变成多波束的復杂极化的电磁波 ；电离层的倾斜会导致测向偏移 ：不同层次的电离层反射到地面同一点的电磁波，会产生电磁波的相互干涉等，这些因素均会造成测向误差。对于大功率的短波广播信号，还可能是经过某地反射后经电离层再反射而到达测向天线体系所在地，此间受到的影响除了电离层的因素外，还会受地表反射处的地形及土壤条件的影响。
2.2极化误差
在短波测向中，视距离情况到测向天线体系的电波既有天波也有地波。靠电离反射的天波，往往既有垂直极化分量，又有水平极化分量。由于天线体系对垂直分量和水平分量接收的方向特性图是不同的，其合成方向特性图会发生畸变，进而产生测向误差。这种误差称为极化误差。
因为电离层参数随时间变化，所以极化误差也必然随时间变化。极化误差还与测向机和被测目标台之间的距离有关。待到地波己全部衰减，而仅靠天波来测向时，由于在这个区间反射波是很陡地入射，形成一个测向不稳定的区域。在该区域就不能满意地进行测向。当距离继续增大时，天波的波前倾角随之下降，极化误差亦开始减小，测向准确度也随之提高。
克服极化误差的措施有：1） 长时间多次测向，取平均值。根据概率的计算，在大量观测中，绝对值相等、符号相反的随机误差出现的概率几乎是相同的。因此，降低极化误差的有效方法之一是长时间连续测量出多个示向度的数值，然后取其平均值。2） 选择抗极化差的无线电测向天线体系，采用间隔交叉双环天线或 H 型、U 型爱德考克天线体系，均能有效地减少极化效应引起的测向误差。
2.3电离层侧向偏移误差
电离层的分布随垂直高度而异，在水平面上也不均匀，而且电离密度相同的电离层，其表面往往呈波浪形的，且随时间不断变化，造成对无线电波的旁侧反射。电离层的倾斜使反射波偏离了地球大圆弧的方向。这种情况所引起的测向误差称为侧向偏移误差，表 2 三组不同时间段的实测数据。
2.4短波波段的电波干涉
特别是大功率的短波广播信号为远距离测向时，电波会有两条或更多的电离层反射束会同时到达测向机，这有可能是经过不同的电离层反射，或者是经过同一层的多次反射。其摆动的周期还随工作频率的降低而增加，且夜间比白天要长。电波中各分量的幅度、相位以及合成场的幅度、相位也以同样的周期在变化。在远距离测向中，干涉误差是测向不稳定的主要原因。减小干涉误差的有效措施是采用间距大的（需要占用很大面积的场地）、具有锐方向特性的测向天线体系。另一种措施是用若干个测向站进行分组测向。
3.结语
短波单站定位，就是利用一台能同时测量来波方位角和俯仰角的短波测向机，运用射线反跟踪原理，并辅以电离层模型或实测的电离层高度信息，在天波一跳范围内确定发射机的位置。因此信号的方位角、仰角、通信距离、传播模式及电离层高度等各参数的测量准确性都对单站定位的精度有很大的影响。
由于影响短波信号稳定传播的因素复杂，所以会导致短波信号测向误差的原因十分复杂，针对场地影响因素及误差评判、电离层变化规律性及其所致的测向误差量化更是研究无线电测向误差的难点，本文归纳分析了短波测向误差的常见情况，总结探究消减这些常见误的基本方法，随着实践数据的积累，相关的研究工作还会继续完善。
参考文献
[1]彭涛，韩仿仿，林自豪。单站定位短波信号的误差分析[J]，中国无线电，2012年第7期
[2]王宝君。中短波信号测向交会与定位技术研究[D]，西安电子科技大学，2011