[发明专利]一种非直达波环境下的GSM-R网络干扰源定位方法

说明书

技术领域

本发明属于铁路无线通信网干扰源定位技术领域，涉及一种非直达波环境下的 GSM-R网络干扰源定位方法。

背景技术

GSM-R(GlobalSystemforMobileCommunications-Railway)是专门为铁路通 信设计的综合专用铁路无线通信系统。由国际铁路联盟UIC与欧洲电信标准组织ETSI为欧 洲各国新一代铁路无线通信开发的技术标准。GSM-R在GSM的标准基础上增加了调度通信功 能，并且适合高速环境下使用，为铁路安全高效运营提供了一种可以定制附加功能的专用 数字综合移动通信平台，使得用户可以在这个信息平台上轻松开发各种各样的铁路应用。

GSM-R系统是我国铁路通信的发展趋势，它能够实现铁路各种移动信息资源采集、 传输，为现代化的铁路调度、指挥、控制提供通信平台，同时提高了铁路的运转效率，减小了 运行成本。2003年，铁道部选定GSM-R作为我国铁路未来综合数字调度网的技术体制。

随着我国电子工业和无线通信系统的迅猛发展和普及，大量的电子设备产品应用 于社会中，在造福百姓的同时也会给一些专用频段的通信系统带来频率干扰的问题。各种 电子产品和通信产品会发出各种频率不同、信号量不同的电磁波并辐射到周围环境中，使 空间中的电磁环境变得越来越复杂，往往两系统共用一个频段或者两系统的频段非常接 近，所以系统之间的电磁干扰问题已经变得日益突出。我国GSM-R的工作频段主要工作在 885-889/930-934MHz范围内，共4MHz带宽，它虽然独享这段带宽，但随时都会受到如移动、 联通、电信和无线电台由于设备老化或故障造成发射的无线电信号产生频率漂移、杂波等 产生的邻频干扰或互调干扰，还有非法不授权的基站或天线造成的同频干扰。这些无线干 扰信号对GSM-R正常通信的干扰，将会造成系统通信掉话、通话质量差、信道拥塞等问题，这 些问题会给铁路的安全运行以及旅客的生命安全和国家的发展带来隐忧。因此，有必要发 展高效的GSM-R干扰源定位算，消除干扰源对GSM-R系统造成的影响，确保中国铁路专用无 线通信系统的安全运行。

目前GSM-R网络干扰源的定位算法主要分为测距定位算法和非测距定位算法两 类，非测距算法主要包括质心算法、Dv-Hop算法和APIT算法等。由于非测距算法只能提供粗 精度的定位服务，因此发展了基于测距的定位算法。基于测距的定位算法是通过测量网络 中节点间的距离或方向角度以及信号强度来计算定位节点坐标的。主要测量技术有AOA (arrivalofangle到达角度)、RSS(receivedsignalstrength接收信号强度)，TOA(time ofarrival到达时间)、TDOA(timedifferenceofarrival到达时差)等。定位算法主要包 括基于TOA和TDOA的定位算法以及基于TDOA/AOA，TDOA/RSS，TOA/AOA和TOA/RSS等的混合定 位算法。在GSM-R网络中，由于我国铁路覆盖面积大，铁路线长，沿线地形复杂，因此对于基 于测距的定位算法往往存在非直达波环境。目前虽然已经提出了很多抑制非直达波误差的 定位算法，但都存在定位精度不高、运算量大等诸多缺陷。

发明内容

本发明目的是针对现有的GSM-R网络干扰源定位技术中存在的缺点与不足，在 TOA/AOA混合定位算法中采用非线性加权代价函数消除非直达波误差的影响，发展了一种 非直达波环境下的GSM-R网络干扰源定位方法。

本发明的技术方案是：一种非直达波环境下的GSM-R网络干扰源定位方法，其特征 在于，包括以下步骤：

a.采用基于信号到达时间的定位算法和基于信号到达角度的定位算法，从GSM-R 网络中获取n个到达时间测量值和n个到达角度测量值；其中，n为GSM-R网络中移动站的数 目；构建干扰源与移动站之间的几何关系模型；

b.根据步骤a中获得的几何关系模型，在忽略非直达波误差的条件下，获取干扰源 位置坐标估计值和误差矢量；

c.根据步骤b中获得的干扰源位置坐标估计值和误差矢量，构建用于抑制非直达 波误差的非线性加权代价函数，然后获取抑制非直达波误差后的干扰源位置坐标。

本发明的详细方法包括：

步骤1：通过获得的n个TOA和n个AOA测量值构建几何模型。