【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通讯，尤其涉及一种基于发射机波束方向图匹配的目标定位方法。
技术介绍
1、终端定位技术是利用无线通信网络来确定移动用户或设备的具体位置信息的一种技术，这项技术在多个领域中都有应用；随着通信技术的不断革新，定位服务的需求日益增长，在室内外导航、紧急救援、智能交通管理、物流跟踪等多个领域都有广泛的应用。
2、而不明信号源定位则更多地应用于电子侦察、搜索救援等领域，目的是确定发射未知或可疑信号的源头位置，这通常涉及到无源定位技术，即通过接收不明信号源发射或接收的无线信号，利用信号的特征参数来估计信号源的位置。
3、现有技术大多针对待定位终端的无线特征进行定位，如利用终端信号源的传播时间、传播方向或者反射回波等信息，实现监测定位，然而当待定位终端保持静默，不发射无线信号只接收信号时，现有方法将无法实现定位。
4、基于感知的终端定位方法如雷达则依赖于感知目标具有较大的电磁尺寸，根据其对无线信号传播的影响判别其位置，但是对隐秘的小目标则无法应用，因为对于无线传播影响极其微小，因此也无法实现定位。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决上述
技术介绍
中提出的问题，而提出的一种基于发射机波束方向图匹配的目标定位方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种基于发射机波束方向图匹配的目标定位方法，包括以下步骤：
4、步骤s1、监听站使用粒子群算法对波束方向图进行估计；
5
6、步骤s3、获取各监听站接收到的真实信号强度，并进行波束匹配，获取发射机波束主瓣实时方向，估计接收终端位置；
7、步骤s4、结合波束方向与地面或其他坐标参照系的方位关系，采用多点的波束方向估计，使用最小二乘法，估计得到接收终端位置。
8、优选地，所述步骤s3中借助发射机波束匹配来确定接收终端位置的具体步骤如下：
9、s301、使用粒子群算法对监测发射机的具体波束方向图进行拟合；
10、s302、各监听站对监测发射机发射的信号进行实时监听，获取真实信号强度，同时获取监测发射机的位置或移动轨迹；
11、s303、获知监测发射机位置或轨迹，将监测发射机可能选择的各种波束主瓣方向进行遍历，计算各波束主瓣方向下各监听站对应的旁瓣位置，并利用步骤s1得到的波束方向图对各监听站的接收信号强度进行预测；
12、s304、将真实信号强度与各波束方向下的预测信号强度进行皮尔逊相关，计算相关系数，并选择相关系数最大的方向作为估计的波束主瓣方向；
13、s305、利用监测发射机位置和波束主瓣方向对接收终端位置进行估计。
14、优选地，所述步骤s1中在使用粒子群算法对波束方向图进行估计后，还需要部署监听站对监测发射机的波束进行实时监听，获取各监听站处接收信号强度的时间序列；同时通过监控等方法获取监测发射机的位置或移动轨迹；需要说明的是，这里监听站的部署需要根据具体场景考虑，例如，可以在所关注的区域部署多个或单个监听站，其各自位置可以固定或不定期移动或连续移动，监听站部署位置或移动轨迹设计通常以定位精度最优化为目标，并考虑综合考虑部署成本。
15、优选地，在完成对波束方向图的估计及监测发射机位置或移动轨迹的获取后，即可对各监听站接收到的理论信号强度进行计算，在获取真实接收信号强度及计算波束空间中各波束的理论信号强度后，即可将真实信号强度时间序列和波束空间的理论信号强度时间序列进行相关，筛选出相关程度最大的波束作为监测发射机发射波束的估计值。
16、进一步地，在对真实信号强度和理论信号强度进行匹配时，采用皮尔逊相关算法进行相关，具体如下：
17、设真实信号强度序列为a＝[a1,a2,…,an]，理论信号强度序列为b＝[b1,b2,…,bn]，计算出两个序列的均值：
18、
19、之后需要根据均值计算出两个序列的协方差：
20、
21、同时，根据均值，还需要计算出两个序列的标准差：
22、
23、根据已经计算出的参数，使用下式计算两个序列的皮尔逊相关系数：
24、
25、更进一步地，在通过发射机的位置和波束方向对接收终端的坐标进行估算时，具体步骤如下：通过皮尔逊相关系数算法得到各个短时窗口内的接收机位置和对应的波束方向，通过使用最小二乘算法，对监测发射机所通信的接收终端进行定位，通过设定监测机发射位置和接收终端位置，并根据波束方向，建立每个监测发射机位置与终端位置相关的直线方程，并根据建立的直线方程进行计算求解即可对接收终端的坐标进行估算。
26、再进一步地，建立的直线方程如下：
27、
28、与现有技术相比，本专利技术提供了一种基于发射机波束方向图匹配的目标定位方法，具备以下有益效果：
29、该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本专利技术通过利用发射机的波束方向图特征，实现接收终端的定位，在已知发射机波束方向图的部分或全部特征时，通过部署监听站，记录不同时空环境下的监听信号强度，将不同波束方向的各个监听站理论强度与实际监测强度进行对比，得到预测发射波束方向；
30、使用基于时间滑动窗的皮尔逊相关、主成分分析、小波变换方法和机器学习和人工智能方法，实现理论信号强度监测值和实际信号强度监测值的匹配，从若干理论波束中选择最符合实际监测值时空特征的波束，实现波束匹配，从而根据这个波束的指向信息推测出接收终端的方位；
31、在未知发射机波束方向图特征时，通过监测定向波束不同空间方向的强度，基于先验波束分布假设，对波束特征的关键参数进行回归训练，实现波束方向图的估计，进而再利用这个估计的方向图完成接收终端方位的推测。
32、本专利技术通过不利用接收终端的射频特征，而是利用发射机的射频特征，只要发射机属于发射状态且与接收终端短时间通信，即可检测发射机的时空电测特征，从而实现发射波束的方向定位，进一步可确定接收终端的位置，无需要求待定位终端发射无线信号，可以定位更隐秘的接收设备。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于发射机波束方向图匹配的目标定位方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于发射机波束方向图匹配的目标定位方法，其特征在于，所述步骤S3中借助发射机波束匹配来确定接收终端目标位置的具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于发射机波束方向图匹配的目标定位方法，其特征在于，所述步骤S1中在使用粒子群算法对波束方向图进行估计后，还需要部署监听站对监测发射机的波束进行实时监听，获取各监听站处接收信号强度的时间序列；同时通过监控等方法获取监测发射机的位置或移动轨迹。
4.根据权利要求3所述的一种基于发射机波束方向图匹配的目标定位方法，其特征在于，在完成对波束方向图的估计及监测发射机位置或移动轨迹的获取后，即可对各监听站接收到的理论信号强度进行计算，在获取真实接收信号强度及计算波束空间中各波束的理论信号强度后，即可将真实信号强度时间序列和波束空间的理论信号强度时间序列进行相关，筛选出相关程度最大的波束作为监测发射机发射波束的估计值。
5.根据权利要求4所述的一种基于发射机波束方向图匹配的目标定位方法，其特征
6.根据权利要求5所述的一种基于发射机波束方向图匹配的目标定位方法，其特征在于，在通过发射机的位置和波束方向对接收终端的坐标进行估算时，具体步骤如下：通过皮尔逊相关系数算法得到各个短时窗口内的接收机位置和对应的波束方向，通过使用最小二乘算法，对监测发射机所通信的接收终端进行定位，通过设定监测机发射位置和接收终端位置，并根据波束方向，建立每个监测发射机位置与接收终端位置相关的直线方程，并根据建立的直线方程进行计算求解即可对接收终端的坐标进行估算。
7.根据权利要求6所述的一种基于发射机波束方向图匹配的目标定位方法，其特征在于，建立的直线方程如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于发射机波束方向图匹配的目标定位方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于发射机波束方向图匹配的目标定位方法，其特征在于，所述步骤s3中借助发射机波束匹配来确定接收终端目标位置的具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于发射机波束方向图匹配的目标定位方法，其特征在于，所述步骤s1中在使用粒子群算法对波束方向图进行估计后，还需要部署监听站对监测发射机的波束进行实时监听，获取各监听站处接收信号强度的时间序列；同时通过监控等方法获取监测发射机的位置或移动轨迹。
4.根据权利要求3所述的一种基于发射机波束方向图匹配的目标定位方法，其特征在于，在完成对波束方向图的估计及监测发射机位置或移动轨迹的获取后，即可对各监听站接收到的理论信号强度进行计算，在获取真实接收信号强度及计算波束空间中各波束的理论信号强度后，即可将真实信号强度时间序列和波束空间的理论信号...
【专利技术属性】
技术研发人员：张欣，刘红杰，王艺成，相天麒，何超鑫，郭健，高月红，洪卫军，
申请(专利权)人：北京博识广联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。