[發明專利]基于多監測點電波傳播衰減等差線交叉的信號源定位方法

有效

• 申請號: 201810342088.3
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108828513B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 戴飛;周芳宇;符新凱
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01S5/04
• 分類號: G01S5/04
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 陳磊;程連貞

本發明公開了一種基于多監測點電波傳播衰減等差線交叉的信號源定位方法，包括如下步驟：步驟一：在監測區域內建立n≥3個電磁信號監測點；步驟二：確定n個監測點兩兩之間的電波傳播衰減等差線，得到條等差線；步驟三：找到條等差線兩兩之間的交點，這些交點重合度最高的網格區域即為未知信號源的定位位置。本發明是一種無源目標的測向定位方法，能準確定位未知信號源的位置，能夠有效克服地理環境所帶來的電磁波繞射和多徑效應影響，且不依賴于精密的天線或天線陣。

技術領域

本發明屬于頻譜監測領域，涉及一種基于多監測點電波傳播衰減等差線交叉的信號源定位方法。該方法以電磁監測點測得的信號強度為基準，通過監測區域的地理信息和電波傳播算法，構建監測點之間的電波傳播衰減等差線，并用多條等差線交叉來定位信號源。

背景技術

隨著人類對電磁頻譜資源越來越深入和廣泛的應用，電磁環境日趨惡化，頻譜資源日益緊張。為有效利用電磁頻譜資源，維護合法通信暢通，減少電磁污染和惡意電磁干擾，必須掌握可靠的室外無線電測向定位技術和手段。

根據測向定位目標的特征，可以將無線電測向定位技術分為無源目標測向定位與有源目標測向定位。一般而言，當將前者的技術適用于后者時，后者的定位效果更好。

無源目標測向定位一般包含測向和定位2步，首先是多監測點測向，然后可實現交叉定位。無源目標測向大致包含4種體制：(1)比幅測向：根據測向天線或天線陣測得同一信號的相對輻射功率大小確定信號方向；(2)比相測向：根據測向天線或天線陣測得同一信號的相對相位差確定信號方向；(3)空間譜估計測向：以天線陣輸出信號的空間相關特性為基礎的超分辨譜估計方法；(4)干涉儀測向：干涉儀分為相位干涉儀和相關干涉儀兩類，相位干涉儀沒有預先建立的樣本庫，波達相位差求解；相關干涉儀須預先將方位角和俯仰角按一定分辨率建立樣本庫，將來波的相位差矢量與樣本庫一一對比。現代的無源目標測向定位一般都需要精密的天線或天線陣。

有源目標測向定位，一般需要有源目標發出一個可以被有效識別的標識，大致包含4種體制：(1)基于波達時間定位(TOA)：運用多個監測點對某信號到達時間進行數據采集，估算監測點與目標距離后，使用等距圓弧交叉定位；(2)波達時間差定位(TDOA)：通過比較同一個信號到達不同監測點所耗費時間的時間差來得到目標到不同監測點的距離差，交叉以不同監測點為焦點的雙曲線可以實現定位；(3)信號強度定位(SOA)：又稱為信號強度測距法(RSSI)，該方法的目標輻射信號強度為已知量，通過測量接收信號強度，使用電磁波空間衰減的統計模型，估算目標和監測點的距離，進而再實現交叉定位。

然而，現有的定位方法都不易有效去除電磁波繞射和多徑效應的影響。

發明內容

為了至少部分的解決上述已有技術存在的不足，本發明提出一種基于多監測點電波傳播衰減等差線交叉的信號源定位方法，是一種無源目標的測向定位方法，能準確定位未知信號源的位置。本發明所提出的定位方法能夠有效克服地理環境所帶來的電磁波繞射和多徑效應影響，且不依賴于精密的天線或天線陣。

根據本發明的一方面，提供一種基于多監測點電波傳播衰減等差線交叉的信號源定位方法，包括如下步驟：

步驟一：在監測區域內建立n≥3個電磁信號監測點，其中任意3個監測點的位置不共線,第k個監測點表示為R_k(k＝1,2,…,n)以及此監測點R_k處測得的信號源的輻射功率為P_k；

步驟二：確定n個監測點兩兩之間的電波傳播衰減等差線，得到條等差線；

步驟三：找到條等差線兩兩之間的交點，這些交點重合度最高的網格區域即為未知信號源的定位位置。

進一步，所述步驟一還包括：按照GIS系統的分辨率m，將監測區域劃成柵格。

在一些實施方式中，所述步驟二中，確定兩個監測點間的電波傳播衰減等差線包括如下步驟：