[发明专利]一种基于空间插值和聚类分析的无线固定发射源定位方法

说明书

本发明公开一种基于空间插值和聚类分析的无线信号定位方法，将监测区域内的大量移动监测数据经过筛选、清洗后，使用在地理统计学中广泛使用的Kriging空间插值算法重构无线固定发射源在空间电磁分布的统计性趋势数据，同时使用聚类分析中的经典算法Mean Shift自动寻找出监测区域中电磁频谱分布的所有峰值位置，从而实现对无线固定发射源的快速搜寻和定位。采用本发明的技术方案，可以提高移动监测历史数据的利用效率。

技术领域

本发明涉及无线电监测技术领域，具体涉及一种基于空间插值-聚类分析的无线固定发射源定位方法，可应用于无线电移动监测中对无线固定发射源的定位。

背景技术

无线电发射源的监测定位是无线电管理部门日常无线电监测中重要内容，通常采用固定站监测和移动站监测两种方式，通过对来波信号特征参数的分析计算达到发射源定位的目的。

当前使用的单个固定监测站利用AOA、POA、相关干涉等信号定位技术侧重于利用天线阵列通过对信号的幅度和相位变化的监测分析处理来判断来波方向，通过多监测站的联合测向实现对信号的交汇定位。网格化监测站则利用TDOA技术计算到达每个监测站点的信号时间差实现对信号的交汇定位。

移动监测站则多数利用相关干涉技术来实现对信号的测向，同时对测向结果叠加计算实现信号定位。

由于信号定位的精度取决于接收到的信噪比、GPS时间精度、接收机灵敏度等参数。对于固定站而言，站点位置和高度经过精心设计，接收到的多为视距传输信号，测向定位结果较为准确稳定，可以有效地发现发射源位置。

移动监测作为固定站监测的补充，弥补了固定监测站点过于稀疏，不能抵近监测的缺点。但由于移动监测站高度不足，容易受城区道路分布以及周围环境影响，监测点离散化，且接收到的信号经过多次的反射和衰落，其幅度和相位出现了复杂变化。使用传统的测向定位技术得到的测向或定位结果出现波动，测向质量有明显的下降。

同时移动监测产生的历史数据反映了监测区域内无线固定台站使用情况，但目前尚没有一种有效的利用手段，导致大量的移动监测数据被闲置，数据利用效率较低。

发明内容

本发明的目的是针对移动监测在城区对信号监测定位存在的问题，提供一种空间插值—聚类分析的信号定位方法。所述方法将将地理上离散化分布的移动监测数据使用空间插值方法将其拟合变为地理上连续分布的信号强度数据，并使用聚类算法为确定监测区域内发射源的位置从而实现对发射源的定位。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于空间插值-聚类分析的无线固定发射源定位方法，包括以下主要步骤：

第一步，构建移动监测扫描获取的经纬度-场强/电平数据集{Z_ij(Lng,Lat,P)}

第二步，根据所选频段(频率)、区域、门限对监测数据进行筛选

第三步，将所选监测区域进行栅格化处理，栅格交点作为未知数据点

第四步，计算筛选后监测点两两之间的距离{d_ij}和半方差{γ_ij}

第五步，对距离{d_ij}和半方差{γ_ij}数据进行曲线拟合，获取拟合曲线函数γ_ij＝f(d_ij)

第六步，根据拟合曲线重新计算已知监测点两两之间的半方差{γ_ij}

第七步，任选一个未知点，利用拟合函数计算其与已知监测点之间的距离{d_io}和半方差{γ_io＝f(d_io)}