一种二维自由空间中无线电信号源的定位方法
【专利摘要】本发明涉及一种二维自由空间中无线电信号源的定位方法，属于无线电信号源定位领域。本发明提出的无线电定位方法区别于传统的测向定位法，首先在任意不在同一条直线的四个位置设有无线电监测器，通过对于无线电监测器接受功率的大小进行分析，测出其接受功率的大小，根据电磁波在二维自由空间的传播模型建立轨迹方程，求得信号源的具体位置。
【专利说明】
-种二维自由空间中无线电信号源的定位方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种二维自由空间中无线电信号源的定位方法，属于无线电信号源定 位领域。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着无线电现代通信技术的进步和信息产业的兴起，频谱资源日益稀缺， 所W频谱检测系统对现在的频谱频谱监管越来越重要，加强对于干扰源或非法电台的查出 力度势在必行。传统的定位方法中大多采用无源测向定位、多站测向定位、基于方位角和网 络拓扑的定位等，在传统的定位方法中，需要测出干扰源的方向，而本发明提供了一种不需 要测出干扰源具体方向，只根据接收到的功率大小，实现对干扰源定位的方法。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种二维自由空间中无线电信号源的定位方法，W用于解决在不知 道干扰源方向的情况下，实现对于干扰源的定位问题。
[0004] 本发明的技术方案是:一种二维自由空间中无线电信号源的定位方法，已知不在 同一条直线的任意S个位置曰1、曰2、曰3、￡14处，分别测出他们对应的接收功率大小扣1、扣2、口的、 Pr4,根据功率的大小，先根据其中立个点，通过一定的算法推出干扰源的可能位置，再通过 第四个点对干扰源的位置进行筛选，最终确定干扰源的具体位置。
[0005] 所述二维自由空间中无线电信号源的定位方法的具体步骤如下：
[0006] Stepl、首先确定电磁波在二维自由空间的传播模型如下：
[0007]
[000引式中Pt为发射功率，W圆福射，
λ为工作波长，Gt、Gr分别表示发射天线 和接受天线增益，d为发射天线和接受天线间的距离；
[0009]在二维自由空间中，接收功率Pr与发射天线和接受天线间的距离d2成反比，Gt、Gr、 Ar均为已知常量，则电磁波在二维自由空间的传播模型可简化为如下：
[001 ^ St邱2、假设信号源的坐标为(Xo，Υο)，发射功率Pt:
[0013] (1)已知任意一个点ai(Xi，Yi)的接收功率值Pri，则根据电磁波在二维自由空间的
[0031]将Υο带入轨迹方程①中得：
[0035] 运里令：
[0036] Μ = 8Α2χ 广 8A2p2iX2+4A( 1-P21) (2P3 巧 3-2 拉）
[0037] K = 4A￥2iX2^-4A^i^+4A￥2iY2^-4A^Yi^+4ABP2iY2-4AYiB-2B^+2B￥2i+4A(1-P2i)(X2^- P32X32+Y22-P32Y32)
[003引 斯二干(^2。+ 4/41? - - 2。片)1)
[0039] 将A带入下式可得：
[0040] 4A2P2 广 4A2+4A( 1-P21) (1-P32) = 0
[0041] 将M、K、N带入方程，则方程可化为：
[0042]
[0043] 上式两边同时平方，并将C带入上式，化简后可得：
[0051 ]将Χο,Υο带入①②③中，得到两个同时满足①②③式的坐标，为可能的信号源坐标。
[0052] Step3、选择第四个点d(X4，Y4)与W上Ξ个点中的一个建立一个轨迹方程④，将步 骤(3)中的信号源可能的坐标带入④中筛选，得到干扰源的坐标点。
[0053] 本发明的有益效果是:在二维自由空间中，当我们不知道信号源方向时，我们根据 任意不在同一直线上四个点接受功率值的大小，对信号源进行准确定位。有效的解决了现 实生活中知道多个点接受功率值，不知道信号源方向的定位。
【附图说明】
[0054] 图1是通过Ξ点定位的所有干扰源可能的位置轨迹图；
[0055] 图2是通过四点定位的所有干扰源可能的位置轨迹图。
【具体实施方式】
[0056] 下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。
[0化7] 实施例:设(Χο,Υο)为(0,0)，在(Χο,Υο)处有一个发射功率Pt为5000W的信号源，在受 到信号源影响的区域，取不在同一直线的四个位置ai(Xi，Yi)、a2(X2，Y2)、a3(X3，Y3)、a4(X4， ￥4)，测出它们的接收功率大小1\1、口,2、口巧、口,4分别为8.7873111胖、3.4483111胖、1.5385111胖、4111胖，记 录对应点的位置坐标值(20，13)、（15,35)、（35,45)、（5,35)。
[005引对于前Ξ个点曰1化^1)、曰2祐瓜）、曰3地瓜)建立^下轨迹方程：
[006引将Υο带入轨迹方程①中得：
[0076] 将A带入下式可得：
[0077] 4A2P2 广 4A2+4A( 1-P21) (1-P32) = 0
[0078] 将M、K、N带入方程，则方程可化为：
[0079]
[0080] 上式两边同时平方，并将C带入上式，化简后可得：
[0081 ] [M2+4AN2(1-P32)]X〇2+[2MK+4AN2(2P32X3-2X2)]X〇+K2-N2b2+4N2A(X22-P32X32 巧 22- ?32&2)=〇
[0088] 如图1所示:运样便可求得干扰源的坐标点的可能值：（0,0)、（25.3899,21.9513)、 (0,21.9513)、（25.3899,0)。
[0089] 将计算出的可能干扰源的坐标点的可能值分别带入W上Ξ个轨迹方程进行进一 步筛选，同时满足W上Ξ个式子的坐标点即为干扰源可能的位置坐标点即（0,0)、 (25.3899,21.9513)。
[0090] 再通过第四个点日4与第二点日2建立一个新的轨迹方程：
[0091]
[0092] 并将上步中求得的干扰源可能的位置坐标点带入带入轨迹方程④中，满足此方程 的点只有(〇,〇)，即为信号源的坐标点，如图2所示，轨迹方程相交的点即为信号源的位置。
[0093] 上面结合附图对本发明的具体实施做出了详细说明，但是本发明并不限于上述实 施例，在本领域普通技术人、员所具备的知识范围内，还可W在不脱离本发明宗旨的前提下 做出各种变化。
【主权项】
1. 一种二维自由空间中无线电信号源的定位方法，其特征在于:在任意不在同一条直 线的四个位置设有无线电监测器，测得四个位置对应的接受功率，根据电磁波在二维自由 空间的传播模型建立轨迹方程，求得信号源的具体位置，具体步骤如下： Stepl、设信号源坐标为(Χο，Υο)，发射功率为Pt;在信号接收区域选择任意不在一条直 线上的三点3必1，￥1)、&心2，￥ 2)、&3(乂3，￥3)，对应的接收功率为?: 1几2几3，根据电磁波在二 维自由空间的传播模型可得：其中k为常数； Step2、根据以上三点的接收功率方程建立信号源轨迹方程：联立①②③三个轨迹方程，求得符合信号源可能的坐标点； Step3、选择第四个点a4(X4，Y4)与以上三个点中的一个建立一个轨迹方程④，将步骤 (3)中的信号源可能的坐标带入④中筛选，得到干扰源的坐标点。2. 根据权利要求1所述的二维自由空间中无线电信号源的定位方法，其特征在于:所述 步骤stepl中电磁波在二维自由空间的传播模型如下：式中Pt为发射功率，以圆辐射，·，λ为工作波长，Gt、Gr分别表示发射天线和接 受天线增益，d为发射天线和接受天线间的距离； Gt、Gr、Ar均为已知常量，则电磁波在二维自由空间的传播模型可简化为：3.根据权利要求1所述的二维自由空间中无线电信号源的定位方法，其特征在于:所述 步骤step2中信号源可能的坐标点求解过程如下： 为了简化计算的形式，这里令由轨迹方程③可得：展开得： (1 -P32) Yo2+(2Ρ32Υ3-2Υ2) Yo+ (X2-X0) 2+P32 (X3-X0) 2+Y22-P32Y32 = 0 令Α = ( 1-Ρ32)Β = (2Ρ32Υ3-2Υ2) C = ( Χ2-Χ〇 ) 2+Ρ32 (Χ3-Χο) 2+Υ22-Ρ32Υ32将Υο带入轨迹方程①中得：将上式展开，并把C值带入得：这里令： Μ=8Α2Χι-8Α2Ρ2?Χ2+4Α(1-Ρ2ι)(2Ρ32Χ3-2Χ 2) K = 4Α2Ρ2ιΧ22-4Α2Χι2+4Α 2Ρ2ιΥ22-4Α2Υι2+4ΑΒΡ2ιΥ2-4ΑΥιΒ-2Β 2+2Β2Ρ2ι +4Α( 1-Ρ21) (Χ22-Ρ32Χ32+Υ22-Ρ32Υ3 2)将A带入下式可得： 4A2P2i-4A2+4A( 1-P2i) (1-P32) = 0 将Μ、K、N带入方程，则方程可化为：上式两边同时平方，并将C带入上式，化简后可得： [M2+4AN2 (1 -Ρ32) ] Χο2+ [ 2ΜΚ+4ΑΝ2 (2Ρ32Χ3-2Χ2) ] Χο+Κ2-Ν2Β2+4Ν2Α ( Χ22-Ρ32Χ32+Υ22-Ρ32Υ3 2 ) = 0 令：G=M2+4AN2(1-P32) H=2MK+4AN2 (2P32X3-2X2) F = K2-N2B2+4N2A (X22-P32X32+Y22-P32Y 32) 则方程可化为： GX〇2+HX〇+F = 0将Xq，Yq带入①②③中，得到两个同时满足①②③式的坐标，为可能的信号源坐标。4.根据权利要求1所述的二维自由空间中无线电信号源的定位方法，其特征在于:所述 步骤step3中通过第四个点a4与第二点a2建立一个新的轨迹方程：将步骤step2中求得的干扰源可能的位置坐标点带入轨迹方程④中，满足此方程的点， 即为干扰源的坐标点。
【文档编号】H04B17/27GK106059688SQ201610485428
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】邵玉斌, 李金山, 廖亮
【申请人】昆明理工大学