基于方向和场强的辐射源定位技术研究

摘要

随着无线电设备投入商用越来越多，它与人们生活的联系也愈发紧密。然而与此同时不法分子对无线电信号的非法使用也日益增多。如何快速有效地监测到非法无线电信号的位置，实现精准定位，是当今现代化信息时代无线电监管任务的重中之重。本文将从基于角度的测向定位和基于场强的电磁态势分布定位两个方面对辐射源定位技术进行深入研究。 针对无源测向定位，本文首先介绍了在二维平面和三维空间下测向交汇定位的实现原理、并通过几何稀释度对关键的定位影响因素进行了详细仿真分析。然后从提高定位数据质量以及定位算法自身精度优化两个方面对定位性能进行优化和评估。 在提高定位数据质量方面，本文分析了双站和多站情况下如何布局能够使得区域内点位定位精度达到最佳。理想情况下通过观察各布站情况下的几何稀释度分布情况对定位性能进行评估；非理想状况下将布站优化转化为最优化问题，建立了以目标预测空间中几何稀释度之和为目标函数的数学模型。同时通过遗传算法进行求解，文中就二维平面下求解出的最优解进行详细仿真分析，并验证了算法的有效性。 在定位算法自身精度优化方面，主要研究如何实现使得误差最小的定位结果修正。提出了对多组定位方程运用最小二乘法线性拟合求得最佳辐射源估计值的方法，并在考虑站址误差和测向误差的情况下对最小二乘法进行改进，最后通过运动双站定位模型对最小二乘法及其改进算法实现定位结果修正的有效性进行验证。 最后，针对基于场强的电磁态势分布定位，首先对几种电磁态势分布生成方法进行了对比，对反距离加权插值的原理和参数进行了详细的阐述分析。针对不同参数选取方法对原来的插值算法进行改进，提出了基于窗口方向性改进的自适应搜索半径策略，并利用Franke曲面进行仿真实验，同时实现了android端基于电磁态势分布的辐射源定位功能，并利用实际外场测试数据对算法改进效果进行验证。

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摘 要

Abstract

目 录

1 绪论

1.1 论文研究背景及意义

1.2 国内外技术研究现状

1.2.1移动无线电监测系统研究现状与趋势

1.2.2电磁态势国内外研究现状与趋势

1.2.3无源定位国内外研究现状与趋势

1.3 论文结构与主要内容安排

2 基于方向的无源交会定位

2.1 引言

2.2 二维坐标系下的测向定位

2.2.1算法原理

2.2.1.1 双站测向定位原理

2.2.1.2 多站测向定位原理

2.2.2定位精度评估指标

2.2.3定位影响因子仿真

2.3 三维坐标系下的测向定位

2.3.1算法原理

2.3.2定位精度分析

2.3.3目标相对高度对定位精度的影响

2.4 多站定位的结果求解改进策略

2.4.1 定位结果修正策略

2.4.2 最小二乘法及其改进算法进行结果修正

2.4.3 仿真分析

2.5 本章小结

3 测向定位最优布站策略分析

3.1 引言

3.2 理想状况下的定位布站优化

3.2.1双站布站最佳位置分析与仿真

3.2.2多站布站优化仿真及方案分析

3.2.3 基于信号来向估计的布站策略

3.3 布站最优化问题建模

3.3.1最优化问题概述

3.3.2布站优化约束条件

3.3.3布站目标函数

3.4 遗传算法原理和步骤

3.4.1遗传算法原理

3.4.2基于GA实现定位布站最优化的步骤

3.5 运用遗传算法实现最优布站仿真分析

3.6 本章小结

4 基于场强和电磁态势分布的辐射源定位

4.1 引言

4.2 电磁态势分布绘制方案

4.3 反距离插值算法的分析与改进

4.3.1 反距离插值算法的原理

4.3.2 插值效果的影响因子

4.3.3 搜索半径自适应的改进算法

4.3.4 基于窗口法与方向特性的算法改进

4.3.5 利用Franke函数进行插值仿真实验及分析

4.4 IDW及其改进算法在定位中的应用与分析

4.4.1 IDW在移动端基于场强定位的应用流程

4.4.2 移动端基于场强的定位实验概述

4.4.3 窗口方向性改进算法有效性仿真与分析

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1全文总结

5.2不足与优化

参考文献