一种基于接收信号功率信息的辐射源定位方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于电磁频谱监测技术研究和应用领域，设及福射源定位技术，具体设及 一种基于接收信号功率信息的福射源定位方法。
【背景技术】
[0002] 随着无线电频谱资源的不断利用，频谱资源日趋拥挤，为此需要有效监控区域频 谱的使用情况，其中关键指标之一为实时或准实时获取福射源的位置信息。目前，福射源定 位方法主要有：（1)通过测量电磁波来波方向得到福射源方位线，然后通过多站点测得的方 位线进行交叉定位；（2)通过测量电磁信号到达多个探测终端的时间（T0A)或者时间差 (TD0A)完成福射源定位。
[0003] 如果采用测量电磁波来波方向的福射源定位方法，由于城市地理环境复杂，电波 非视距传播引起的多径效应，对定位结果带来很大影响和不确定性。另外，测向设备技术较 复杂，体积庞大，价格昂贵。如果采用测量电磁波到达多个探测终端的绝对时间的方法来进 行福射源定位，则要求各个探测终端的时钟必须与福射源时钟保持高精度的同步，运在对 非写作福射源定位时不可能做到，完全限制了该方法的应用;若采用电磁波达到多个探测 终端的时间差的方法来完成福射源定位，除了要求探测终端之间必须保持时钟同步外，探 测终端的几何位置及其与福射源的距离等因素也严重影响定位精度和空间分辨率。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种基于探测终端所接收的信号功率来进行福射源定位的方法，称 为P0A定位方法。在此基础上，还可W利用一个探测终端在多个不同时刻、不同位置处接收 的信号功率，来对固定福射源进行定位，称为T-P0A定位。P0A或T-P0A定位方法只需要利用 探测终端所接收的信号功率信息，避免了通过测量电磁波来波方向或信号到达多个探测终 端的时间或时间差等定位体制中的一系列问题和复杂的技术要求。
[0005] 本发明的具体方法步骤如下：
[0006] -种基于接收信号功率信息的福射源定位方法，该方法包括W下计算步骤：
[0007] 第1步:首先指定接收信号的频率范围和接收时间段，接收时间段为起始时刻到终 止时刻，如果探测接收机W下简称探测终端，在该指定接收信号的频率范围和接收时间段 内有接收到信号功率谱信息，则将该探测终端列入待用探测终端集；
[000引第2步：中屯、站在待用探测终端集里，任意选定一个探测终端，记为Mo,然后W该探 测终端Mo为中屯、，在剩下的探测终端里面筛选出WMo为中屯、、且尽量关于Mo成中屯、对称的N 个探测终端，N> 5;
[0009] 第3步:根据指定接收信号的频率范围，中屯、站计算出第2步中各探测终端在该指 定接收信号的频率范围内所接收信号的功率;该接收信号的功率的计算方法为:对该指定 接收信号范围内的信号功率谱进行积分；
[0010] 第4步:根据各探测终端所接收信号的功率，W及各探测终端的位置坐标，进行福 射源的粗略定位；
[0011] 第5步：中屯、站W该福射源的粗略定位点为中屯、，重新在待用探测终端集里选取出 关于该福射源的粗略定位点尽量成中屯、对称的N个探测终端，N含5,然后再次进行福射源定 位，得到精确的福射源定位结果并输出。
[0012] 第2步中，按照下述方法在待用探测终端集里筛选出能用于粗略定位的N个探测终 端：
[001引（1)记探测终端Mo所在位置的大地坐标为(Lo，Bo,册），在化，B)平面上对各待用探 测终端的坐标加上偏置量，偏置量的大小须使Mo点坐标变为(0，0,化）；
[0014] (2)在待用探测终端集里，任选一个探测终端，作为第一个被选中的探测终端Ml (Li，Bi，Hi)，将化从待选探测终端集里删除；
[0015] (3)在待用探测终端集里，各个探测终端加上了偏置量后的大地坐标为化m，Bm, Hm)，遍历所有探测终端，计算I ALm| + | ABml，选出I ALm| + | ABml最小值所对应的那个探测 终端，作为第二个被选中的探测终端，记为M2化2，B2,此）；然后，将M2从待用探测终端集里删 除；其中，Δ Lm= l^l+Lm，Δ Bm= Bl+Bm;
[0016] (4)在待用探测终端集里，各个探测终端加上了偏置量后的大地坐标为化η, Bn, Hn)，遍历所有探测终端，计算I ALnI + l ΔΒηΙ，并对计算结果进行判断:a、断是否有探测终端 符合0.003<| ALn| + | ΔΒη|<0.005,如果有且有多个探测终端，则选出使I ALn| + | ΔΒηΙ最 大的那个探测终端作为第Ξ个被选中的终端M3化3，Β3,出），将M3从待用探测终端集里删除并 转向（5);如果没有终端符合该条件，则转向b;b、判断是否有探测终端符合0.003+0.00化< ALn| + | ΔΒη|<0.005+0.00化，k依次取1、2、3 · · ·，直至有探测终端符合该条件，选中该 探测终端作为第Ξ个被选中的终端M3化3，B3,出），将M3从待用探测终端集里删除并转向（5); 其中 Δ Ln = b-Ln，Δ Bn = B广Bn;
[0017] (5)在待用探测终端集里，遍历所有探测终端，再计算I ALm| + | ABml，对计算结果 进行判断:a、判断是否有探测终端符合〇.〇〇3< I ALm| + | ABml <0.005,如果有且有多个探 测终端，则选出使I ALm| + | ABml最大的那个探测终端，记为第四个被选中的终端M4化4，B4, 此），将M4从待选探测终端集里删除;如果没有探测终端符合该条件，则转向b;b、判断是否有 探测终端符合0.003+0.00化<|ALm| + |A Bm| <0.005+0.00化，k 依次取1，2,3· ··，直至 有探测终端符合条件，选中该符合条件的探测终端，记为第四个被选中的终端M4化4，B4, 此），将^?4从待用探测终端集里删除。其中，Δ Lm = L3+Lm，Δ Bm = B3+Bm;;
[0018] (6)利用剩下的待用探测终端集，重复步骤(4)、（5)，直至没有探测终端能满足条 件，或者已选中了不少于5个探测终端。
[0019] 第4步的福射源的粗略定位和第5步的福射源的精确定位时，使用各探测终端所在 位置点的局部地面直角坐标值参与定位运算，各探测终端所在位置点的局部地面直角坐标 值的计算方法如下：W探测终端Mo的所在点化o，Bo,册)为局部直角坐标系的坐标原点，Z轴 为天顶方向，X轴为正东方向，y轴为正北方向；首先，将各探测终端的大地坐标转换为各探 测终端与原点Mo之间的坐标差值，第m个探测终端的大地坐标为(Lm，Bm，Hm)，第m个探测终端 的坐标差值为（ALm，ABm，AHm)，其中 ALm = Lm-L〇, ABm = Bm-B〇, = 然后，将地球 视为正球体，半径R = 6378137米，采取w下转换公式，得到第m个探测终端的局部地面直角 坐标参数：
[0020]
[0021 ]第4步中，按照W下方法进行福射源粗略定位：
[0022] 假设福射源在局部地面直角坐标系中的坐标为（x，y，z)，其等效发射功率为Po (地m)，电波传播路径损耗指数为丫，上述第2步中所选的各探测终端与福射源的距离dm为：
[0023]
[0024] 根据公式：
有W下非线性方程组成立：
[00 巧]Gm(X,y,Z,P〇, 丫）= 5 丫 l〇g[ (Xm-X)2+(ym-y)2+(Zm-Z)2]-P〇+Pm, 1 < m < M，其中，Xm、 ym、Zm分别为权利要求1的第2步中所选出的各探测终端的局部地面直角坐标系的坐标值，
是运些终端在所指定的频率范围[fl，f2]内的接收信号功率，P(f)为探测终 端接收信号的功率谱；
[00%]该方程组的迭代解为：
[0027]
[0028] 其中，= 心Σ,;，代而]由福射源的五个未知参量x、y、z、Po、丫组成的待求 矢量的第k次迭代化，）= [G'l''为第k次迭代时的非线性函数矢 量，了为第k次迭代时的化cobi矩阵，其维数为Μ X 5，其表达式为：