本發(fā)明涉及輻射源定位，特別是涉及一種輻射源定位方法。

背景技術(shù)：

1、電磁地圖能夠直觀地呈現(xiàn)電磁能量分布、頻譜資源分布等信息。理想情況下，電磁信號強(qiáng)度的分布情況能夠精準(zhǔn)地映射出輻射源的數(shù)量和它們所處的位置，從而有效地協(xié)助對輻射源進(jìn)行精準(zhǔn)定位?，F(xiàn)有定位技術(shù)的主要原理及缺點(diǎn)如下：

2、1.基于時(shí)間(toa和tdoa)和基于角度(aoa)方法

3、toa:根據(jù)測量接收信號在測量終端和目標(biāo)輻射源之間的到達(dá)時(shí)間，然后轉(zhuǎn)換為距離，從而進(jìn)行定位。至少需要三個(gè)測量終端，才能計(jì)算目標(biāo)輻射源的位置。

4、tdoa:根據(jù)各測量終端與目標(biāo)輻射源之間的距離之差，通過求解非線性雙曲方程組來推斷目標(biāo)輻射源相對于各測量終端的相對位置，從而進(jìn)行定位。

5、aoa:主要是測量目標(biāo)輻射源和測量終端之間的到達(dá)角度，以測量終端為起點(diǎn)形成的射線必經(jīng)過目標(biāo)輻射源，兩條射線的交點(diǎn)即為目標(biāo)輻射源的位置。

6、缺點(diǎn)：對高精度時(shí)鐘和天線陣列的依賴度較高，硬件成本較高。

7、2.基于測距的方法

8、主要原理：需要一個(gè)確定的統(tǒng)計(jì)信號衰減或時(shí)間延遲模型來估計(jì)目標(biāo)輻射源和測量終端之間的距離。

9、缺點(diǎn)：城市復(fù)雜環(huán)境無法用一個(gè)確定性的物理模型準(zhǔn)確描述。

10、3.基于指紋的方法

11、主要原理：需要進(jìn)行離線測量，在目標(biāo)區(qū)域的多個(gè)點(diǎn)收集帶有位置標(biāo)記的rss測量值，以建立指紋數(shù)據(jù)庫。通過將rss測量值與數(shù)據(jù)庫中的指紋進(jìn)行比較來定位目標(biāo)。

12、缺點(diǎn)：構(gòu)建指紋數(shù)據(jù)庫需要大量的時(shí)間和勞動(dòng)成本。

13、因此，需要一種輻射源定位方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種輻射源定位方法，能夠有效、準(zhǔn)確獲得輻射源位置。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種輻射源定位方法，包括以下步驟：

3、獲取包含目標(biāo)區(qū)域內(nèi)建筑物分布信息的掩碼地圖；

4、繪制包含所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)各個(gè)采樣點(diǎn)的位置信息及其接收信號強(qiáng)度的灰度圖作為電磁采樣地圖；

5、將所述掩碼地圖和所述電磁采樣地圖融合后獲得輸入圖像樣本；

6、利用輻射源定位模型分析所述輸入圖像樣本獲得輻射源位置坐標(biāo)；所述輻射源定位模型包括：

7、編碼器，用來對所述輸入圖像樣本進(jìn)行多尺度特征提取獲得多尺度編碼特征；

8、解碼器，用來將所述多尺度編碼特征的尺寸沿不同尺度逐級恢復(fù)至與所述輸入圖像樣本的尺寸相同，獲得多尺度解碼特征；

9、嵌套和密集跳躍連接，用來將相同尺度的所述多尺度編碼特征和所述多尺度解碼特征進(jìn)行融合，獲得多尺度融合特征；

10、空間映射層，用來根據(jù)所述多尺度融合特征預(yù)測所述輻射源位置坐標(biāo)。

11、進(jìn)一步的，所述繪制包含所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)各個(gè)采樣點(diǎn)的位置信息及其接收信號強(qiáng)度的灰度圖作為電磁采樣地圖，包括：

12、將所述接收信號強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為介于0到1之間的灰度值；

13、設(shè)置采樣點(diǎn)對應(yīng)的像素的灰度值為轉(zhuǎn)換后對應(yīng)位置的所述接收信號強(qiáng)度，其余區(qū)域內(nèi)的像素的灰度值為0，獲得電磁采樣地圖。

14、進(jìn)一步的，所述掩碼地圖中建筑物區(qū)域內(nèi)的像素的灰度值為1，非建筑物區(qū)域內(nèi)的像素的灰度值為0。

15、進(jìn)一步的，所述空間映射層包括一個(gè)flatten層和一個(gè)全連接層，所述多尺度融合特征依次經(jīng)所述flatten層和所述全連接層處理后，輸出所述輻射源位置坐標(biāo)。

16、進(jìn)一步的，所述編碼器和解碼器形成不同深度的unet子編解碼網(wǎng)絡(luò)的嵌套連接。

17、進(jìn)一步的，所述不同深度的unet子編解碼網(wǎng)絡(luò)包括深度分別為2、3、4、5的unet子編解碼網(wǎng)絡(luò)。

18、進(jìn)一步的，所述輻射源定位模型的損失函數(shù)為

19、

20、其中，w為所述輸入圖像樣本的數(shù)量，inputmapi和分別為第i張所述輸入圖像樣本和第i張訓(xùn)練標(biāo)簽，fposition(·)和θ分別表示所述輻射源定位模型及其模型參數(shù)。

21、有益效果

22、由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：本發(fā)明只需要獲取建筑物分布信息、采樣點(diǎn)的位置信息和對應(yīng)位置的接收信號強(qiáng)度，不依賴高精度時(shí)鐘和天線陣列、不需要構(gòu)建指紋數(shù)據(jù)就能獲得較為準(zhǔn)確的預(yù)測坐標(biāo)，便于實(shí)施部署且成本低，因此有著廣闊的應(yīng)用場景；本發(fā)明利用采樣點(diǎn)的位置信息和對應(yīng)位置的接收信號強(qiáng)度生成電磁采樣地圖，并將其與包含建筑物分布信息的掩碼地圖進(jìn)行疊加，生成的輸入圖像樣本利用基于unet++的輻射源定位模型分析處理后獲得輻射源坐標(biāo)，不需要抽象出復(fù)雜的物理模型，對實(shí)施環(huán)境沒有特殊要求，尤其適合復(fù)雜的城市環(huán)境；本發(fā)明直接利用稀疏采樣值定位，省去了易產(chǎn)生誤差的電磁地圖恢復(fù)步驟，有效減少誤差傳遞，提升定位結(jié)果的可靠性與準(zhǔn)確性。

技術(shù)特征：

1.一種輻射源定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述繪制包含所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)各個(gè)采樣點(diǎn)的位置信息及其接收信號強(qiáng)度的灰度圖作為電磁采樣地圖，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述掩碼地圖中建筑物區(qū)域內(nèi)的像素的灰度值為1，非建筑物區(qū)域內(nèi)的像素的灰度值為0。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述空間映射層包括一個(gè)flatten層和一個(gè)全連接層，所述多尺度融合特征依次經(jīng)所述flatten層和所述全連接層處理后，輸出所述輻射源位置坐標(biāo)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述編碼器和解碼器形成不同深度的unet子編解碼網(wǎng)絡(luò)的嵌套連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述不同深度的unet子編解碼網(wǎng)絡(luò)包括深度分別為2、3、4、5的unet子編解碼網(wǎng)絡(luò)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述輻射源定位模型的損失函數(shù)為

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種輻射源定位方法，包括以下步驟：獲取包含目標(biāo)區(qū)域內(nèi)建筑物分布信息的掩碼地圖；繪制包含所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)各個(gè)采樣點(diǎn)的位置信息及其接收信號強(qiáng)度的灰度圖作為電磁采樣地圖；將所述掩碼地圖和所述電磁采樣地圖融合后獲得輸入圖像樣本；利用輻射源定位模型分析所述輸入圖像樣本獲得輻射源位置坐標(biāo)；所述輻射源定位模型包括：編碼器和解碼器，用來提取所述輸入圖像樣本的多尺度融合特征；空間映射層，用來根據(jù)所述多尺度融合特征預(yù)測所述輻射源位置坐標(biāo)。本發(fā)明能夠有效、準(zhǔn)確獲得輻射源位置。

技術(shù)研發(fā)人員：張琪露,唐洪瑩,馬慧,李寶清
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19