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，電磁信號強度的分布情況能夠精準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)助對輻射源進行精準定位?，F(xiàn)有定位技術(shù)的主要原理及缺點如下：

2、1.基于時間(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輻射源之間的到達時間，然后轉(zhuǎn)換為距離，從而進行定位。至少需要三個測量終端，才能計算目標輻射源的位置。

4、tdoa:根據(jù)各測量終端與目標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輻射源相對于各測量終端的相對位置，從而進行定位。

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

6、缺點：對高精度時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：需要一個確定的統(tǒng)計信號衰減或時間延遲模型來估計目標輻射源和測量終端之間的距離。

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

10、3.基于指紋的方法

11、主要原理：需要進行離線測量，在目標區(qū)域的多個點收集帶有位置標記的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)庫中的指紋進行比較來定位目標。

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

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、繪制包含所述目標區(qū)域內(nèi)各個采樣點的位置信息及其接收信號強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；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。

11、進一步的，所述繪制包含所述目標區(qū)域內(nèi)各個采樣點的位置信息及其接收信號強度的灰度圖作為電磁采樣地圖，包括：

12、將所述接收信號強度轉(zhuǎn)換為介于0到1之間的灰度值；

13、設(shè)置采樣點對應(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、進一步的，所述空間映射層包括一個flatten層和一個全連接層，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。

16、進一步的，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)點和積極效果：本發(fā)明只需要獲取建筑物分布信息、采樣點的位置信息和對應(yīng)位置的接收信號強度，不依賴高精度時鐘和天線陣列、不需要構(gòu)建指紋數(shù)據(jù)就能獲得較為準確的預(yù)測坐標，便于實施部署且成本低，因此有著廣闊的應(yīng)用場景；本發(fā)明利用采樣點的位置信息和對應(yīng)位置的接收信號強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，不需要抽象出復(fù)雜的物理模型，對實施環(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區(qū)域內(nèi)各個采樣點的位置信息及其接收信號強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flatten層和一個全連接層，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。

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；繪制包含所述目標區(qū)域內(nèi)各個采樣點的位置信息及其接收信號強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；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。本發(fā)明能夠有效、準確獲得輻射源位置。

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