[发明专利]窄带电磁辐射源目标定位方法

说明书

本发明公开的一种窄带电磁辐射源目标定位方法，旨在为电磁环境监测设备提供一种能够简化探测设备、定位误差小、稳定性高、消耗资源少的电磁辐射源定位方法。本发明通过下述技术方案予以实现：在两个以上电磁环境监测平台组成的电磁环境监测系统中，采集模块将接收模块输出的电磁辐射源目标的模拟信号进行AD采样和数字变频；并在FPGA内进行数字信道化预处理输出基带IQ数据；测量电磁辐射源目标信号到达两平台的频率差；基于电磁辐射源可能所在区域，划分搜索地理空间网格点；通过多次测量频率差的累积，计算电磁辐射源在每个可能网格点的相关度；以搜索相关度最大值对应的网格点作为电磁辐射源位置输出，实现电磁辐射源的高精度定位。

技术领域

本发明涉及一种针对地面电磁辐射信号，基于电磁辐射信号频率差进行电磁辐射信号地理定位的方法。

背景技术

随着科学技术的发展，人们发现人类和电磁环境的关系是非常密切的，人类不得不生存在一定强度的电磁场中。其中的电磁辐射是指以电磁波形式通过空间传播的能量流，且限于非电离辐射。电磁辐射源是指产生电磁波的各种天线、布线、结构件、元件、部件等，按其产生的原因可分为天然产生和人为产生两大类。按其频段的不同可分为工频和射频辐射。虽然现在的科学技术已经比较发达，但各类电磁辐射源的地理位置及统计分析图表仍采用比较落后的纸质资料的保存方法，这样不但工作量巨大，耗费大量的人力资源，工作效率慢，且纸质的资料容易损坏丢失。数据不全，更新困难：在现行的辐射源管理系统中，数据不全，更新困难已经成为一个其显著的缺点。获取电磁辐射源的地理位置是电磁环境监测中的重要任务之一,对于理解电磁态势有着重要意义。通过电磁辐射源信号频点、带宽占用及电磁信号地理空间位置分布情况，可以从宏观方面准确有效地分析电磁设备行为，分析是否存在异常信号等。针对窄带外辐射源运动目标定位问题常见的定位方式可分为两大类，一类为利用自身雷达信号照射目标后的反射回波提取目标信息的主动雷达定位方式，其特点为定位精度较高，但易受到干扰；另一类为利用非自身信号进行目标定位的被动雷达定位方式，具体来说又可以分为两小类，一类为利用辐射源自身辐射的信号进行目标定位的无源定位方式，另一类为利用第三方辐射源照射目标而后形成的回波进行目标定位的。为了获取电磁辐射源的地理位置，现有技术基于目标在空域分布上的稀疏性，利用两个接收站上的单通道接收机同时接收目标产生的电磁信号，并以同样的采样率实现对辐射源信号的采样，信号处理系统将采样的信息代入到相关定位算法中，实现对远场辐射源信号的定位。需要利用电磁环境监测平台中的电磁环境监测传感器对电磁辐射源辐射的空间电磁信号进行捕获，信号接收和采集，形成电磁辐射信号的数字化样本数据。利用技术手段测量目标电磁信号频率，并结合电磁环境监测平台自身的位置、速度等信息，测量目标电磁辐射源与电磁环境监测平台的地理空间位置。电磁辐射源地理空间定位是一项很复杂也很困难的问题。一是电磁频谱监测覆盖范围大，需要大范围内搜索发现电磁辐射信号；二是电磁监视传感器受到环境的影响较大，容易被其它建筑遮挡、发生观测误差、甚至不能接收到电磁辐射信号。空基或天基电磁环境监测系统的发展则有效地弥补了这些缺点。空基、天基电磁监测平台，利用空、天基电磁监测传感器对地面电磁辐射源目标进行捕获，接收，采集，结合情报资料，综合处理分析出电磁目标的占用频点、占用带宽、占用时间、地理空间位置等信息。通过在空中或太空中对地面进行观测，利用高空优势，实现大覆盖范围，并且解决了遮挡问题，有效地减少对地电磁辐射目标的观测盲区。而地面电磁频谱监测任务中包含语音通话电台、单音信标设备、卫星通信干扰设备等多种窄带信号。因此，窄带电磁辐射源定位是电磁环境监测系统的重要功能之一。

在多站无源定位的理论分析中，系统接收电磁辐射信号，并对信号进行到达多站的时差、频差测量，时差测量精度、频差测量精度是影响定位精度主要决定因素。但对于某些窄带电磁辐射源目标信号，受物理理论限制，时差测量精度很差，无法满足电磁辐射源有效定位，限制了时频差定位算法的适用性。