一种基于路测功率值的信源定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于路测功率值的信源定位方法，涉及无线电信号源定位技术领域。本发明专利技术包括数据采集、数据处理、获取极值或最值和信源定位步骤。本发明专利技术的信源定位方法不需要对信号源进行测向定位，不会受到信号传输过程中遇到的反射折射的影响，只需要接收GPS位置信息数据和对应的功率值。在车载设备进行测向的过程中，现有设备可以很容易做到接收功率和GPS数据的采集；数据获取容易。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线电信号源定位
，更具体地说涉及一种基于路测功率值的 信源定位方法。
技术介绍
在无线电领域中，一个重要的研究方向就是对无线电信号源的定位问题。在已经 发展出来的无线电信号源定位方法中，主要的信号源定位方法是：寻找出在测试位置点出 的，接收到指定频率的信号的最大值得方向，并且朝着该方向运动；经过不断的测向和运 动，找到信号源的位置。由于城市中高楼林立，电磁波不能按照理想的直线传播，所以按照 测向的办法进行定位的方法比较复杂。 传统的在城市中寻找无线电信号源大致有两种方法： 第一：依靠架设在城市中较高位置的固定监测站，对待查的无线电信号进行测向， 然后交绘定位，从而得到无线电信号源的大体位置；然后如果可以和监测站的台站数据库 里的台站信息吻合，则可以判断该合法电台的地理位置；如果台站数据库内没有相应信息， 则该电台是一个非法电台，需要派无线电工作人员到测得的大体位置，依靠测向天线寻找 信号源的位置。 第二：利用车载无线电监测设备，找到存在信号源信号的地理范围内的多个制高 点进行测向，交绘定位，得到信号源的大体位置。然后奔向测得的大体位置，再测向，再调 整行车路线，最后找到信号源的位置；必要时候下车，利用手持式测向设备寻找信号源的位 置。 国家知识产权局于2012年06月27日，公开了一件公开号为CN102520393A，名称 为"信源定位方法"的专利技术专利，该专利技术专利包括步骤：获得各接收天线接收信源发送的信 号时的接收信号功率值；针对每个接收天线，分别根据获得的各接收信号功率值，确定所述 信源的横向坐标为该接收天线的横向坐标时的概率值；根据确定出的各概率值，确定该信 源的横向坐标。采用本专利技术技术方案，能够解决现有技术中计算复杂度较高，稳定性较差， 误差较大以及系统成本较高的问题。 由于城市中高楼林立，电磁波不能按照理想的直线传播，所以按照测向的办法进 行定位的方法比较复杂。查找时间较长、信号源查找效率较低，不能准确定位。
技术实现思路
为克服现有技术中的不足，本专利技术提供了， 本专利技术的专利技术目的是提供一种快速定位信号源位置，节省信号源的查找时间，提高信号源 定位准确性的信源定位方法，本专利技术的信源定位方法通过采集不同地理位置的信号源的功 率数据，并根据收集到的数据进行处理，最终确定信号源的位置，可以大大缩短查找信号源 位置的时间，提高信号源查找效率，节省人力物力。 为解决上述现有技术中的不足，本专利技术是通过下述技术方案实现的： -种基于路测功率值的信源定位方法，其特征在于：其步骤如下： 数据采集步骤：通过无线电接收设备和GPS数据采集设备获得在设定路径上的原 始数据，所述原始路测数据包括路测GPS位置信息数据和对应的功率值； 设定信号源的搜索区域Re :以数据采集的路径为基础，向外拓展1~3倍面积的 相应区域作为信号源的搜索区域Re ; 数据处理步骤：建立数学模型Delta = f (Gps):其中Gps表示信号源的预测位置； 该模型满足在信号源位置所处邻域内，可以找到一个位置Gps使得Delta = f (Gps)取得极 值或者最值； 获取信号源位置的步骤：根据数学模型Delta = f (Gps)，对Delta采用最优化算 法，在区域Re内计算Delta = f (Gps)的极值或者最值Deltam;在此过程可能得到M(M>0) 个位置Gpsm使得Delta = f (Gps)取得极值点Delta m，在这些极值或最值中，使得Delta = f (Gps)取得极值或者最值的某个Gpsni是信号源的位置； 多个可能的信号源的位置的筛选步骤：以使得Delta = f (Gps)取得极值或者最值 的位置Gpsni为基础，反推每个数据采集点的电波传播模型；当电波传播模型的参数方差值 最小时，该位置Gps ni便是信号源的最优位置。 还包括数据筛选步骤，所述数据筛选步骤设置在数据采集步骤之后，数据处理步 骤之前；所述数据筛选步骤具体是指： a、以一个数据采集的GPS位置点为参考点，计算它到其他数据采集位置点的距离 d,，其中i是参考点的编号，j为其他位置点的编号； b、按照公式^十算出P ,，其中S是描述以参考点为中心，半 径为S的圆内包含的其他GPS位置信息数据； c、按照公式，求解密度，其中N是信号采集点的数量； d、重复a-c步骤，将i从1计算到n，将所有点的密度计算出来，并观察部分数据与 其他数据之间有无明显界限，如果有明显界限，确定一个阈值1当P't，这个位置点滤除， 反之，则保留这个位置点；如果没有明显界限，则可增大S，重复上述步骤。 所述数据处理步骤中建立数学模型Delta = f (Gps)具体是指：预估所 测信号的电波传播模型和信号源的发射功率，根据电波传播模型建立数学模型，:其中R1是在i位置点采集到的路测功率值；是以假定的信 号源位置为标准，R"= P s_LPl，匕是信号源的发射功率，Lp 1是电波传播模型计算出来的电 波损耗，N是信号采集点的个数。 所述电波传播模型表示无线电信号通过不同地形地貌以后，在接收位置上能量衰 减值，所述电波传播模型可以表示为：Lp = k log d+b，其中Lp是无线电信号的衰减值，d 是信号源到测量点的距离，k、b是两个常数，与信号源的发射天线的高度、接收天线的高度 以及传播途径中的地形复杂度有关。 所述数据处理步骤中建立数学模型Delta = f (Gps)具体是指：建立数学模 CN 105158731 A IX m "ti 3/7 页，k是一个经验参 数，取值是28~55,山是预测的信号源的位置Gps与第i个信号采集点的距离，即 最优化的算法：为了达到最优化目的所提出的各种求解方法。从数学意义上说，最 优化方法是一种求极值的方法，即在一组约束为等式或不等式的条件下，使系统的目标函 数达到极值，即最大值或最小值。经典的最优化算法有梯度、Hessian矩阵、拉格朗日乘数、 单纯形法、梯度下降法等；而对于更复杂的问题，则可考虑用一些智能优化算法，例如遗传 算法、蚁群算法、模拟退火、禁忌搜索、粒子群算法等。 与现有技术相比，本专利技术所带来的有益的技术效果表现在： 1、本专利技术的信源定位方法不需要对信号源进行测向定位，不会受到信号传输过程 中遇到的反射折射的影响；本专利技术的技术方案，是测向式信号源定位方法的一种补充。当测 向式信号源定位方法存在一定误差的城市地理环境中，可以采用本专利技术的技术方案，弥补 测向定位方法的不足，通过数学运算的方法，提供一个信号源可能的参考位置，帮助无线电 工作人员花费更少的时间找出信号源的位置。 2、只需要GPS位置信息数据和对应的功率值，现有设备可以很容易做到接收功率 和GPS数据的采集，数据获取容易。 3、除了一台电脑、平板或者智能手机等智能设备，不要添加任何别的硬件，成本低 廉。【附图说明】 图1，采集的101. 7MHz调频广播的信号强度图 图2,采集的101. 7MHz调频广播信号的信号源定位图，该图中随机选取了四个不 同的假设点为起点来定位信号源的位置。【具体实施方式】 实施例1 作为本专利技术一较佳实施例，本实施例公开了： -种基于路测功率值的信源定位方法，其步骤如下： 数据采集：通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于路测功率值的信源定位方法，其特征在于：其步骤如下：数据采集步骤：通过无线电接收设备和GPS数据采集设备获得在设定路径上的原始数据，所述原始路测数据包括路测GPS位置信息数据和对应的功率值；设定信号源的搜索区域Re：以数据采集的路径为基础，向外拓展1~3倍面积的相应区域作为信号源的搜索区域Re；数据处理步骤：建立数学模型：其中Gps表示信号源的预测位置；该模型满足在信号源位置所处邻域内，可以找到一个位置Gps使得取得极值或者最值；获取信号源位置的步骤：根据数学模型，对Delta采用最优化算法，在区域Re内计算的极值或者最值Deltam；在此过程可能得到M(M>0)个位置Gpsm使得取得极值点Deltam，在这些极值或最值中，使得取得极值或者最值的某个Gpsm是信号源的位置；多个可能的信号源的位置的筛选步骤：以使得取得极值或者最值的位置Gpsm为基础，反推每个数据采集点的电波传播模型；当电波传播模型的参数方差值最小时，该位置Gpsm便是信号源的最优位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小伟，裴峥，马方立，孔明明，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川;51