一種基于場(chǎng)強(qiáng)值的同頻多輻射源定位方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于場(chǎng)強(qiáng)值的同頻多輻射源定位方法，屬于頻譜管理領(lǐng)域，該方法基于車載全向天線所測(cè)得的某一頻段場(chǎng)強(qiáng)值和GPS測(cè)得的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)。首先將場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)按測(cè)量先后順序排列，利用小波多分辨率分析剔除路測(cè)場(chǎng)強(qiáng)值中由快衰落引起的噪聲；然后找到極大值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度坐標(biāo)；將極大值點(diǎn)用聚類算法劃分為不同的區(qū)域；最后用Egli模型公式對(duì)區(qū)域中的每個(gè)估計(jì)源點(diǎn)與區(qū)域內(nèi)可用已測(cè)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，得到差值數(shù)組元素的絕對(duì)平均值，確定該區(qū)域中的源點(diǎn)位置。本發(fā)明專利技術(shù)為無(wú)測(cè)向條件下定位，且可靠性較高，在頻譜管理領(lǐng)域有廣泛的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于無(wú)線電監(jiān)測(cè)的
，更特別地說(shuō)，是利用無(wú)方向性的場(chǎng)強(qiáng)值與對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)定位多輻射源的定位方法，該方法有效解決了多徑效應(yīng)及快衰落對(duì)定位造成的惡劣影響。
技術(shù)介紹
隨著近來(lái)通信技術(shù)的高速發(fā)展和電磁環(huán)境日趨惡化，如何有效地對(duì)各種輻射源進(jìn)行監(jiān)視控制是電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)部門亟待解決的難題。對(duì)輻射源進(jìn)行有效監(jiān)控的前提是確定輻射源的準(zhǔn)確位置。目前，實(shí)現(xiàn)輻射源定位的主要方法是通過測(cè)量輻射信號(hào)的方向來(lái)實(shí)現(xiàn)交叉定位。但由于市區(qū)地理環(huán)境復(fù)雜，高樓林立，電波的繞射和多徑傳播對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)向結(jié)果影響很大，難以滿足用戶的需要。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)于2002年10月第32卷第5期公開了《一種基于GIS和場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量的輻射源位置估算新方法》，該文中提出了一種基于地理信息系統(tǒng)(geographicalinformation system, GIS)和場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量的福射源位置估算方法，討論了影響定位結(jié)果的幾種可能因素(電波傳播、電波傳播模型誤差、功率測(cè)量誤差、地球曲率和介電常數(shù))，并給出了實(shí)際操作中的具體解決方案。該方法將電波傳播模型和地理信息系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，利用各觀測(cè)點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量的相對(duì)值，能有效地降低電波的繞射和多徑傳播的影響，較準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了輻射源的位置估計(jì)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了在市區(qū)復(fù)雜電磁環(huán)境下實(shí)現(xiàn)對(duì)輻射源的有效定位，本專利技術(shù)提出。該方法利用車載全向天線所測(cè)得的某一頻段場(chǎng)強(qiáng)值和GPS測(cè)得的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)。然后對(duì)某一頻段場(chǎng)強(qiáng)值采用小波分解及重構(gòu)消除電播傳播快衰落，隨后采用聚類方法確定各個(gè)輻射源的影響范圍，最后在范圍內(nèi)的估計(jì)源點(diǎn)應(yīng)用電波傳播模型(Egli模型)計(jì)算出車載沿道路所采集點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)值，并與對(duì)應(yīng)點(diǎn)的測(cè)量值相減，求出所有差值的絕對(duì)平均值，該絕對(duì)平均值最小的估計(jì)源點(diǎn)即為最終輻射源位置。從而有效實(shí)現(xiàn)了同頻多輻射源的定位。本專利技術(shù)基于場(chǎng)強(qiáng)值的同頻多輻射源定位方法的優(yōu)點(diǎn)在于①基于本方法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)軟件的自動(dòng)化運(yùn)算，只需用戶給出經(jīng)緯度坐標(biāo)以及相應(yīng)的場(chǎng)強(qiáng)值，即可自動(dòng)定位出輻射源的位置，為頻譜管理工作提供有價(jià)值的參考信息。②本方法利用場(chǎng)強(qiáng)值進(jìn)行定位，避免使用昂貴的測(cè)向設(shè)備造成的高額費(fèi)用，以及由于市區(qū)地理環(huán)境復(fù)雜，電波的繞射和多徑傳播對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)向結(jié)果影響。③由于建筑物對(duì)電波傳播有繞射、反射等影響會(huì)造成快衰落，本方法利用小波分解再重構(gòu)平滑部分的方法有效消除了快衰落對(duì)場(chǎng)強(qiáng)值劇烈變化的影響。④聚類算法將整個(gè)地區(qū)劃分出多個(gè)可能有輻射源存在的小區(qū)域，避免了在多個(gè)輻射源在某已測(cè)點(diǎn)疊加而造成的輻射源位置誤判，實(shí)現(xiàn)了同頻段多輻射源的定位。⑤本方法利用Egli模型，并引入偏差補(bǔ)償，克服了未知輻射源強(qiáng)度、高度等條件的情況無(wú)法應(yīng)用電波傳播模型的情況，有效地利用模型進(jìn)行了輻射源的定位。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)的一種場(chǎng)強(qiáng)值采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是頻譜儀采集的瞬時(shí)頻譜圖。圖3是本專利技術(shù)基于場(chǎng)強(qiáng)值的同頻多輻射源定位的流程圖。圖4是8級(jí)小波分解的原理圖。圖5是小波處理和極大值選取的效果圖。圖6是估計(jì)輻射源位置直線與已測(cè)點(diǎn)路徑示意圖。圖7是路測(cè)場(chǎng)強(qiáng)值、極大值點(diǎn)和輻射源定位結(jié)果。具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。參見圖1所示的車載移動(dòng)電磁頻譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，該車載移動(dòng)電磁頻譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括有移動(dòng)平臺(tái)(可以是汽車、移動(dòng)載體)、全向天線、頻譜分析儀、GPS接收儀和計(jì)算機(jī)(計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝有同頻多輻射源定位策略TPDW，采用軟件編程得到)，全向天線安裝在移動(dòng)平臺(tái)的殼體上方，頻譜分析儀、GPS接收儀和計(jì)算機(jī)安裝在移動(dòng)平臺(tái)的殼體內(nèi)。全向天線用于實(shí)時(shí)把電磁環(huán)境中30MHz IGHz的電滋波轉(zhuǎn)換為高頻電流A輸出給頻譜分析儀。頻譜分析儀用于實(shí)時(shí)對(duì)接收到的所述高頻電流A進(jìn)行頻率分量分析，得到 在每個(gè)采樣時(shí)刻Ta下頻率為80MHz 1GHz、頻率遞增步長(zhǎng)為2MHz的電磁場(chǎng)強(qiáng)信息Eri中的a表示采樣時(shí)刻的標(biāo)識(shí)號(hào)，一般Ta的取值為I秒；頻譜分析儀輸出的頻率與幅度的關(guān)系圖2所示。在本專利技術(shù)中，第I個(gè)采樣時(shí)刻記為T1,則T1采樣時(shí)刻下的電磁場(chǎng)強(qiáng)信息記為Et' = {eIl ,e2 ' ,eIl}，<表不在T1米樣時(shí)刻、80MHz條件下的電磁場(chǎng)強(qiáng)值，々表不在T1米樣時(shí)亥lJ、82MHz條件下的電磁場(chǎng)強(qiáng)值；......表不在T1米樣時(shí)刻、IGHz條件下的電磁場(chǎng)強(qiáng)值,單位為dB ;在頻率遞增步長(zhǎng)為2MHz時(shí)b為461。同理可得在本專利技術(shù)中，第2個(gè)采樣時(shí)刻記為T2,則T2采樣時(shí)刻下的電磁場(chǎng)強(qiáng)信息記為Et2 = {42，eI2，…，4丨，ef2表不在T2米樣時(shí)刻、8OMHz條件下的電磁場(chǎng)強(qiáng)值e'.表不在T2米樣時(shí)亥lJ、82MHz條件下的電磁場(chǎng)強(qiáng)值；……；e〖2表示在T2采樣時(shí)刻、IGHz條件下的電磁場(chǎng)強(qiáng)值，單位為dB ;在頻率遞增步長(zhǎng)為2MHz時(shí)b為461。同理可得在本專利技術(shù)中，第a個(gè)采樣時(shí)刻記為Ta，則Ta采樣時(shí)刻下的電磁場(chǎng)強(qiáng)信息記為ETb = ,ef }，<表示在Ta采樣時(shí)刻、80MHz條件下的電磁場(chǎng)強(qiáng)值表示在Ta采樣時(shí)亥lJ、82MHz條件下的電磁場(chǎng)強(qiáng)值；......；<表不在Ta米樣時(shí)刻、IGHz條件下的電磁場(chǎng)強(qiáng)值，單位為dB ;在頻率遞增步長(zhǎng)為2MHz時(shí)b為461。為了方便說(shuō)明，采樣時(shí)刻Ta下的電磁場(chǎng)強(qiáng)信息AJ71也稱為任意一米樣時(shí)刻Ta下的電磁場(chǎng)強(qiáng)信息￡^ =^elayeT{-,Crh |。GPS接收儀用于采集電磁環(huán)境中在采樣時(shí)刻Ta下的經(jīng)緯度坐標(biāo)(U)(簡(jiǎn)稱為采集點(diǎn)位置『rjU));該采集點(diǎn)位置(1，乃也是測(cè)量點(diǎn)位置。X表示經(jīng)度值，Y表示緯度值。兩個(gè)采集點(diǎn)位置分別記為起始點(diǎn)測(cè)量位置SI(&，&)，終止點(diǎn)測(cè)量位置(尤，I)。計(jì)算機(jī)對(duì)接收到的采集時(shí)間T = T結(jié)束-T開始內(nèi)的電磁場(chǎng)強(qiáng)信息[ =和采集點(diǎn)位置,=(A\ Y),Wr (X,Y),-JVy. (A\F)j進(jìn)行同頻多輻射源定位策略TPDW處理，得到輻射源在地理環(huán)境中的位置S(X，Y)(簡(jiǎn)稱為輻射源位置S (X，Y))。對(duì)于輻射源位置S(X，Y)的個(gè)數(shù)是本專利技術(shù)需要解決的問題，因此輻射源位置S(X，Y)可以表示為St (X，Y)，t表示輻射源所在區(qū)域REGt的標(biāo)識(shí)號(hào)。在本專利技術(shù)中，計(jì)算機(jī)是一種能夠按照事先存儲(chǔ)的程序，自動(dòng)、高速地進(jìn)行大量數(shù)值 計(jì)算和各種信息處理的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。最低配置為CPU 2GHz,內(nèi)存2GB，硬盤30GB ；操作系統(tǒng)為windows2000/2003/XP/Win7。計(jì)算機(jī)內(nèi)采用MATLAB(版本號(hào)2011a)軟件編程得到同頻多輻射源定位策略TPDW。全向天線選用施瓦茨貝克公司生產(chǎn)的型號(hào)為SB9113B (30MHz_3GHz)天線。頻譜分析儀選用安捷倫N9340B頻譜儀(IOOk 3GHz )。GPS接收儀選用HOLUX公司GR-213。本專利技術(shù)的，包括以下步驟步驟一路測(cè)場(chǎng)強(qiáng)信號(hào)快衰落噪聲的消除；(A)從電磁場(chǎng)強(qiáng)信息五= 1%, ，…,中選取電視廣播北京衛(wèi)視業(yè)務(wù)頻段(790 798MHz)的部分，記為待處理頻段場(chǎng)強(qiáng)值=，…，;所述待處理頻段場(chǎng)強(qiáng)值= (TFBri, TVEny- , TVEla j中的表示電視廣播北京衛(wèi)視業(yè)務(wù)頻段內(nèi)在采樣時(shí)刻T1下的場(chǎng)強(qiáng)值，表示電視廣播北京衛(wèi)視業(yè)務(wù)頻段內(nèi)在采樣時(shí)刻T2下的場(chǎng)強(qiáng)值表示電視廣播北京衛(wèi)視業(yè)務(wù)頻段內(nèi)在采樣時(shí)刻Ta下的場(chǎng)強(qiáng)值。(B)選取出/…，中的每本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于場(chǎng)強(qiáng)值的同頻多輻射源定位方法，其特征在于包括有下列步驟：步驟一：路測(cè)場(chǎng)強(qiáng)信號(hào)快衰落噪聲的消除；（A）從電磁場(chǎng)強(qiáng)信息中選取電視廣播業(yè)務(wù)頻段790～798MHz的部分，記為待處理頻段場(chǎng)強(qiáng)值所述待處理頻段場(chǎng)強(qiáng)值中的表示電視廣播北京衛(wèi)視業(yè)務(wù)頻段內(nèi)在采樣時(shí)刻T1下的場(chǎng)強(qiáng)值，表示電視廣播北京衛(wèi)視業(yè)務(wù)頻段內(nèi)在采樣時(shí)刻T2下的場(chǎng)強(qiáng)值，表示電視廣播北京衛(wèi)視業(yè)務(wù)頻段內(nèi)在采樣時(shí)刻Ta下的場(chǎng)強(qiáng)值；（B）選取出中的每個(gè)采樣時(shí)刻Ta下的最大場(chǎng)強(qiáng)值TVEM={EMT1,EMT2,···,EMTa};所述最大場(chǎng)強(qiáng)值TVEM={EMT1,EMT2,···,EMTa}中的表示在電視廣播北京衛(wèi)視業(yè)務(wù)頻段內(nèi)且在采樣時(shí)刻T1下的最大場(chǎng)強(qiáng)值，表示在電視廣播北京衛(wèi)視業(yè)務(wù)頻段內(nèi)且在采樣時(shí)刻T2下的最大場(chǎng)強(qiáng)值，表示在電視廣播北京衛(wèi)視業(yè)務(wù)頻段內(nèi)且在采樣時(shí)刻Ta下的最大場(chǎng)強(qiáng)值；（C）將最大場(chǎng)強(qiáng)值用dB5小波Mallat算法8級(jí)分解，分別得到低頻分量和高頻分量；其中，第一個(gè)低頻分量記為Ca1、第二個(gè)低頻分量記為Ca2、第三個(gè)低頻分量記為Ca3、第四個(gè)低頻分量記為Ca4、第五個(gè)低頻分量記為Ca5、第六個(gè)低頻分量記為Ca6、第七個(gè)低頻分量記為Ca7、第八個(gè)低頻分量記為Ca8；其中，第一個(gè)高頻分量記為Cd1、第二個(gè)高頻分量記為Cd2、第三個(gè)高頻分量記為Cd3、第四個(gè)高頻分量記為Cd4、第五個(gè)高頻分量記為Cd5、第六個(gè)高頻分量記為Cd6、第七個(gè)高頻分量記為Cd7、第八個(gè)高頻分量記為Cd8；（D）采用小波Mallat重構(gòu)方法對(duì)第八個(gè)低頻分量Ca8和第八個(gè)高頻分量Cd8進(jìn)行重構(gòu)，得到去噪場(chǎng)強(qiáng)值Edno；所述去噪場(chǎng)強(qiáng)值Edno={DNET1,DNET2,···,DNETa}中表示重構(gòu)后采樣時(shí)刻T1下的場(chǎng)強(qiáng)值，表示重構(gòu)后采樣時(shí)刻T2下的場(chǎng)強(qiáng)值，表示重構(gòu)后采樣時(shí)刻Ta下的場(chǎng)強(qiáng)值；步驟二：極值點(diǎn)的選取；（A）從所述去噪場(chǎng)強(qiáng)值中選取出場(chǎng)強(qiáng)值的極大值點(diǎn)Pmax＝{Bp1,Bp2,…,Bpi}，其中Bpi＝[EBpi;WBpi]，i表示極大值點(diǎn)的標(biāo)識(shí)號(hào)；（B）從所述去噪場(chǎng)強(qiáng)值中選取出場(chǎng)強(qiáng)值的極小值點(diǎn)Pmin＝{Sp1,Sp2,…,Spj}，其中Spj＝[ESpj;WSpj]，j表示極小值點(diǎn)的標(biāo)識(shí)號(hào)；所述極大值點(diǎn)Pmax＝{Bp1,Bp2,…,Bpi}中的Bp1表示中的第一個(gè)極大值點(diǎn)，Bp2表示中的第二個(gè)極大值點(diǎn)，Bpi表示中的任意一個(gè)極大值點(diǎn)；所述Bpi＝[EBpi;WBpi]中的EBpi表示第i個(gè)極大值點(diǎn)Bpi的大小，WBpi表示第i個(gè)極大值點(diǎn)Bpi在中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的順序號(hào)，簡(jiǎn)稱為極大值點(diǎn)順序號(hào)；所述極小值點(diǎn)Pmin＝{Sp1,Sp2,…,Spj}中的Sp1表示中的第一個(gè)極小值點(diǎn)，Sp2表示中的第二個(gè)極小值點(diǎn)，Spj表示中的任意一個(gè)極小值點(diǎn)；所述Spj＝[ESpj;WSpj]中的ESpj表示第j個(gè)極大值點(diǎn)Spj的大小，WSpj表示第j個(gè)極大值點(diǎn)Spj在中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的順序號(hào)，簡(jiǎn)稱為極小值點(diǎn)順序號(hào)；（C）依據(jù)極大值點(diǎn)順序號(hào)WBpi和極小值點(diǎn)順序號(hào)WSpj從小到大對(duì)極大值點(diǎn)Pmax＝{Bp1,Bp2,…,Bpi}和極小值點(diǎn)Pmin＝{Sp1,Sp2,…,Spj}進(jìn)行排列，得到待處理極值點(diǎn)序列P＝{p1,p2,…,p(i+j)},其中p(i+j)＝[Ep(i+j);Sp(i+j);BS(i+j)]；所述P＝{p1，p2,…,p(i+j)}中p1表示中的第一個(gè)極值點(diǎn)，p2表示中的第二個(gè)極值點(diǎn)，p(i+j)表示中的任意一個(gè)極值點(diǎn)，i+j表示極值點(diǎn)的標(biāo)識(shí)號(hào)；所述p(i+j)＝[Ep(i+j);Sp(i+j);BS(i+j)]中Ep(i+j)表示第(i+j)個(gè)極值點(diǎn)p(i+j)的幅值，Sp(i+j)表示第(i+j)個(gè)極值點(diǎn)p(i+j)在中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的順序號(hào)，簡(jiǎn)稱為極值點(diǎn)順序號(hào)，BS(i+j)表示第(i+j)個(gè)極值點(diǎn)p(i+j) 的是極大值還是極小值；（D）求出極值點(diǎn)序列P＝{p1,p2,…,p(i+j)}中每一對(duì)相鄰極值點(diǎn)p(i+j)與p(i+j+1)的幅值之差的絕對(duì)值Cha(i+j)＝|Ep(i+j+1)?Ep(i+j)|，找出所有這些絕對(duì)值中的最小值MCha，簡(jiǎn)稱為最小值，若所述最小值MCha小于等于2，則刪除這一對(duì)相鄰極值點(diǎn)p(i+j)與p(i+j+1)，得到更新后的極值點(diǎn)序列NEWP＝{p1,p2,…,p(i+j)}；（E）重復(fù)步驟D，直到...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于場(chǎng)強(qiáng)值的同頻多輻射源定位方法，其特征在于包括有下列步驟 步驟一路測(cè)場(chǎng)強(qiáng)信號(hào)快衰落噪聲的消除； (A)從電磁場(chǎng)強(qiáng)信息五= Iur2,...,中選取電視廣播業(yè)務(wù)頻段790 798MHz的部分，記為待處理頻段場(chǎng)強(qiáng)值/:_n' = {TVETiJVETi,--JVET}; 所述待處理頻段場(chǎng)強(qiáng)值= {TVETi,TVEh,-,TVE7a I中的JTfli表示電視廣播北京衛(wèi)視業(yè)務(wù)頻段內(nèi)在采樣時(shí)刻!\下的場(chǎng)強(qiáng)值，D7E7i表示電視廣播北京衛(wèi)視業(yè)務(wù)頻段內(nèi)在采樣時(shí)刻T2下的場(chǎng)強(qiáng)值,表示電視廣播北京衛(wèi)視業(yè)務(wù)頻段內(nèi)在采樣時(shí)刻Ta下的場(chǎng)強(qiáng)值； (B )選取出!:1T = {TV!、，TVEh，…，TVEla丨中的每個(gè)采樣時(shí)刻Ta下的最大場(chǎng)強(qiáng)值TVKM = \KMT,EMi, ,···,KM,. }； 所述最大場(chǎng)強(qiáng)值rFEM = [EMT; JEMTiy'EMTi j中的五表示在電視廣播北京衛(wèi)視業(yè)務(wù)頻段內(nèi)且在采樣時(shí)刻T1下的最大場(chǎng)強(qiáng)值，表示在電視廣播北京衛(wèi)視業(yè)務(wù)頻段內(nèi)且在采樣時(shí)刻T2下的最大場(chǎng)強(qiáng)值，表示在電視廣播北京衛(wèi)視業(yè)務(wù)頻段內(nèi)且在采樣時(shí)刻Ta下的最大場(chǎng)強(qiáng)值； (C)將最大場(chǎng)強(qiáng)值n'H= {EMr,1-M,.,…，HM,.1用dB5小波MalIat算法8級(jí)分解，分別得到低頻分量和高頻分量； 其中，第一個(gè)低頻分量記為Ca1、第二個(gè)低頻分量記為Ca2、第三個(gè)低頻分量記為Ca3、第四個(gè)低頻分量記為...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：謝樹果，葉知秋，李圓圓，王磊，蘇東林，陳少剛，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京航空航天大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：