[发明专利]一种基于多普勒频移的铁路周边信号源定位方法

说明书

本发明公开了一种基于多普勒频移的铁路周边信号源定位方法，属于铁路周边信号源定位领域。一种基于多普勒频移的铁路周边信号源定位方法，采用分析目标信号的多普勒频移统计信息，计算目标辐射源位置，包括以下步骤：S1、首先我们通过监测采集下来的频谱数据做信号检测；S2、接着测量目标信号不同时刻的多普勒频移并按时间顺序，绘制频移曲线；S3、然后对频移曲线做曲线拟合求出移动夹角；S4、最后结合车辆弯道轨迹，不同时刻的测向重合点即为辐射源具体坐标，本发明在分析原有监测数据，无需升级硬件设备的前提下，对行驶途中实现对铁路周边信号发射设备的测向定位。

技术领域

本发明涉及铁路周边信号源定位技术领域，尤其涉及一种基于多普勒频移的铁路周边信号源定位方法。

背景技术

同技术领域采用的测向定位技术，有两条主流的技术路线：单天线被动定位技术和多天线无源定位技术。其中，单天线被动定位技术主要通过对采集后的信号数据进行处理，分析信号的功率强度、信道状态信息等特征用于对辐射源的测向、定位，或者使用指向型天线搭配转向系统完成测向工作；而多天线无源定位技术可利用天线之间的相关性特性，实现对辐射源的测向与定位；

通过分析信道状态信息的测向方法，需要较多的先验信息；使用指向天线、天线阵的方法，原有监测设备已不满足需求，需要添加设备、升级系统。

发明内容

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于多普勒频移的铁路周边信号源定位方法，采用分析目标信号的多普勒频移统计信息，计算目标辐射源位置。

优选地，包括以下步骤：

S1、首先我们通过监测采集下来的频谱数据做信号检测；

S2、接着测量目标信号不同时刻的多普勒频移并按时间顺序，绘制频移曲线；

S3、然后对频移曲线做曲线拟合求出移动夹角；

S4、最后结合车辆弯道轨迹，不同时刻的测向重合点即为辐射源具体坐标。

优选地，所述步骤S1中采用列车上的移动接收机实现监测采集辐射源发射的频谱数据。

优选地，所述步骤S2中：

移动接收机以恒定的速率v在长度为d，端点为X和Y的路径上运动，收到来自辐射源S发出的信号，电磁波辐射源S出发，在X点与Y点分别被移动接收机接收时所走的路径差为：Δl＝d cosθ＝νΔt cosθ

其中：这里Δt定义为移动台从X运动到Y所需的时间，θ定义为X和Y处与入射波的夹角，λ为该电磁波的波长；

由于辐射源与移动接收机距离较远，假设X、Y处的θ是相同的；所以，两点位置不同存在的路径差，造成接收信号相位的变化值为：

通过对接收信号相位的变化值的微分计算可得出频率变化值即多普勒频移f_d为：

优选地，根据多普勒频移绘制出跟随夹角变化的频移曲线。

优选地，所述步骤S3中的曲线拟合求出移动夹角方法如下：

将辐射源发送信号的电磁波的波长默认为常量，通过连续时刻记录电磁波的波长的变化的统计曲线，即具有多个离散的实际波长数据统计曲线与步骤S5中绘制的频移曲线拟合处理，并采用微分求斜率，可以从拟合后的曲线映射到相应的夹角值，接着结合列车运行轨迹的时间坐标信息，就得到了列车在不同位置与辐射源来波的夹角θ，实现了对周边辐射源的测向工作。

优选地，列车在不同位置与辐射源来波的夹角θ，此时的方向角度存在两个可能的以列车行进方向为对称的结果；