对不明广播电视侵入信号多点协同测向的组合定位方法与流程
本发明涉及定位技术，特别是一种对不明广播电视侵入信号多点协同测向的组合定位方法。
背景技术：
近年来，伴随我国的无线通信业务的飞速发展，无线电频谱资源相对短缺的问题越来越突出。对无线电频谱进行检测，维护好电波使用秩序，充分利用和保护无线电频谱资源，保护无线电用户对无线电频率的正常使用，查处违章、非法设台发射不明信号，尤其是涉及非法发射广播电视信号，成为无线电管理的必然需要。
在无线电频谱监测领域中，无线信号的测向定位技术分为有源定位和无源定位。目前，在无线电监测系统中一般采用无源定位技术，既通过检测信号源与多个监测站间的传播信号的一些特征参数，从而估计出信号源的位置。
现有技术中如日本专利“方位探知装置(昭64-78179)”和“测角装置(平2-141684)”，前者设计的是简单的比幅法测向，即在同一平面内布置间隔45°的八个天线，通过开关与一个接收机连接，还配有一个全向天线并单独与另一个接收机连接；后者是又增加了一个饱和回路，其缺陷是仅能用于固定监测站，只涉及测向。还有一种由多种仪器设备连接而成的集成固定或车载无线监听测向系统，虽然也可以提供移动监测功能，但是整个系统的体积庞大，系统复杂，维修困难，造价昂贵，而且需要监测的地方环境条件又各不一样，有些环境车辆或大型设备并不适合使用，无法及时到达，甚至根本无法到达。这时，就无法便捷、及时、全面、准确地提供对不明无线信号的测向定位，来应对可能发生的事件，并为应急响应和指挥提供足够的信息。另外，由于使用场合和时间的局限，固定或车载监测系统难以全面满足预警监测的要求。
技术实现要素：
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种对不明广播电视侵入信号多点协同测向的组合定位方法，以克服上述现有测向定位技术的不足，提供一种便捷、及时、全面、准确的不明广播电视信号的测向定位方法。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种对不明广播电视侵入信号多点协同测向的组合定位方法，包括以下步骤：
步骤s1、多个手持式无线接收机在不同地点对不明广播电视侵入信号的场强进行监测，得到每一地点的数据块信息，将所述数据块信息发送至信息处理模块；所述数据块信息包括所述手持式无线信号接收机的时间信息和地理坐标、不明广播电视侵入信号的特征值和最大场强值对应的角度值；
步骤s2、信息处理模块对所述数据块信息进行接收和预处理；
步骤s3、根据每个手持式无线接收机的时间信息、地理坐标和最大场强值对应的角度值在电子地图上画出射线；
步骤s4、计算画出的所有射线之间的交点坐标；
步骤s5、确定交点坐标组成的多边形中心点坐标值；
步骤s6、在电子地图上将中心点标识出来。
进一步地，所述数据块信息的数据格式为：手持式无线接收机唯一编码、最大场强值对应的角度值、地理坐标xd、地理坐标yd、频率、电平、日期、时间、数据编号、校验码；上述数据依次排列并以空格分隔。
进一步地，当手持式无线接收机无法确定最大场强值的方向，即认为监测丢失，将依据设定的丢失保持时间，按照丢失时刻的最大场强值对应的角度值，继续输出测量数据块，直到手持式无线接收机重新接收到不明信号；如果丢失时间超出丢失保持时间，手持式无线接收机停止输出测量数据块，直到重新接收到不明信号。
进一步地，所述丢失保持时间为60秒。
进一步地，所述步骤s2包括以下子步骤：
步骤s200、信息监听和接收；
步骤s201、通过校验码对数据块信息进行检测；
步骤s202、按照定义好的格式进行数据解码；
步骤s203、进行坐标转换；所述坐标转换是依据电子地图采用的坐标系，对收到的数据中包含的地理位置坐标进行坐标转换；
步骤s204、将接收到的数据增加到数据存储队列中。
进一步地，所述步骤s3包括以下子步骤：
步骤s301、获取无线接收机测量的地理坐标和和最大场强值对应的角度值，区分不同的无线接收机并判断数据是否为最新并在同一时间点；最新并在同一时间点，进行步骤s302；否则，将数据丢弃；
步骤s302、根据手持式无线接收机地理坐标和和最大场强值对应的角度值，在电子地图上画出射线；直至，将所有参与监测的手持式无线接收机对应的射线画出完毕。
进一步地，根据数据存储队列中的编码区分不同的无线接收机，根据时间信息和编号信息判断消息是否为最新和在同一时间点。
进一步地，步骤s4中所述的射线为在同一时间点画出的。
进一步地，计算射线之间的交点坐标方法为：
在所有接收机画出的射线任选两条射线i和j，射线i上点的坐标满足公式y＝k[i]×(x-x[i])+y[i]，所述x[i]、y[i]为当前时刻画射线i所对应的手持式无线接收机在电子地图上的坐标，所述k[i]是最大场强值对应的的角度值；射线j上点的坐标满足公式y＝k[j]×(x-x[j])+y[j]，所述x[j]、y[j]为当前时刻画射线j所对应的手持式无线接收机在电子地图上的坐标，所述k[j]是最大场强值对应的的角度值；当射线i的角度值是90度的倍数时，两条线的交叉点的坐标为
进一步地，所述步骤s4中确定交点坐标组成的多边形中心点坐标值方法，按照如下公式计算中心点坐标(x,y)值：
本发明有益效果如下：
能够快速地同时进行广播电视侵入信号的测向和定位，找到不明信号源，操作简单，操作人员不需具备专业知识，能够按照操作步骤完成测量工作；
本方法采用手持式的无线信号接收机，体积小、重量轻，避免在复杂地方环境下，车辆或大型设备无法及时到达，而无法对侵入信号的测向定位；
将多个无线信号接收机组网，通过无线接收机的编码，区分不同测量点，对侵入信号进行测向，实现对侵入信号的快速定位；
根据频率值和信号电平值区分和确定不明信号源，避免了其他信号源的干扰；
根据日期、时间和消息编号来判断数据测量的时刻，使用同一时刻的测量数据进行定位解算，提高定位精度；
具有断点续传功能，当无线信号接收机对侵入信号的测向跟踪由于短时间的遮挡或其他原因丢失时，能够保持对侵入信号角度信息的跟踪。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为侦测系统结构示意图；
图2为手持式无线接收机原理结构图；
图3为对不明广播电视信号的测向定位方法流程图。
图4为信息接收和预处理方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
本发明的一个具体实施例，公开了一种对不明广播电视侵入信号的侦测系统，如图1所示，包括：手持式无线信号接收机1、无线通信网络2、网关处理中心3、信息处理模块5以及连接网关处理中心3和信息处理模块5的internet网络4，所述手持式无线信号接收机1为多个。
如图2所示，手持式无线接收机1包括测向天线11、步进旋转电机12、射频信号实时测量装置13、数据存储装置14、场强计算装置15、电子罗盘16、gps/北斗定位装置17和无线通讯装置18；
所述测向天线11用来接收不明广播电视信号，是一副方向性很强的接收天线，本实施例采用的是工作在米波和分米波广播电视频段的vhf/uhf天线；
所述步进旋转电机12与所述测向天线11连接，用于驱动所述测向天线11在360度的范围内旋转；
所述射频信号实时测量装置13与所述测向天线11连接，用于测量所述测向天线11接收到的视频信号的场强数据；
所述数据存储装置14与所述实时测量装置13连接，对所述实时测量装置13测量的信号场强数据进行缓冲和存储，并将存储的信号场强数据输出到所述场强计算装置15；
所述电子罗盘16是一个角度测量模块，与所述步进旋转电机12相连，用于测量天线指向与地理北极之间的夹角，并将测量得到的角度值输出到所述场强计算装置15，测量的角度值是以度为单位，按照正北为0度，顺时针旋转计算的，范围在0～360度之间；
所述gps/北斗定位装置17包括gps/北斗天线和定位解算模块，用于对所述手持式无线接收机1进行卫星导航定位，获取当前时刻的地理位置信息，输出到所述场强计算装置15；
所述场强计算装置15将存储的场强数据进行快速比对，筛选出所述测向天线11旋转一个360度过程中接收信号的最大场强值，并结合所述电子罗盘16给出的方位角数据，来确定场强最大方向，同时将gps/北斗定位装置17测量输出的测试点位置信息，共同打包形成测量数据块，输出到所述无线通讯装置18。
当由于遮挡或其他原因，测向天线11接收的不明信号丢失，所述场强计算装置15无法确定场强最大方向；所述场强计算装置15依据设定的丢失保持时间，按照丢失时刻的角度信息，继续输出测量数据块，直到测向天线11重新接收到不明信号；如果丢失时间超出保持时间，所述场强计算装置15即认为信号丢失，停止输出测量数据块直到重新接收到不明信号；所述丢失保持时间可根据应用场景进行设定，在本实施例丢失保持时间设置为60秒。
所述测量数据块的数据结构包含：
手持式无线接收机编码信息，所述编码与手持式无线接收机对应，且编码唯一；
角度信息，所述角度信息为测量的场强最大方向的角度值；
位置信息，所述位置信息为定位装置测量的地理坐标(xd,yd)；
信号特征信息，所述信号特征包括不明信号的频率值和信号电平值；
测量时间信息，所述测量时间信息包括测量的日期和时间；
数据编号信息，对每次测量的数据进行编号形成的信息；
校验码信息，包含数据块字长和奇偶校验码。
所述无线通讯装置18利用gsm/gprs/cdma以tcp/ip数据包或短消息的形式，通过无线通信网络2将所述测量数据块向系统的网关处理中心3报送。
所述网关处理中心3通过internet网络4将测向定位信息发送至信息处理模块5。
信息处理模块5内嵌有地理信息系统平台，用于处理多部所述手持式无线接收机1发来的测向信息和地理位置信息，并将分析结果显示在电子地图上。
在测量时，多个测量人员携带手持式无线接收机1在不同地点对不明的无线信号进行测向定位，每个测量人员在接近无线信号发射目标的过程中，在不同的地理位置上不断进行测量定位，并发送至信息处理模块5。所述信息处理模块5根据每个手持式无线接收机发送信息中的接收机编码信息区分不同无线接收机，将每个无线接收机发来信息中的地理位置坐标转换为与电子地图相对应的坐标系坐标值，并按照测量时间信息和数据编号信息确定每个接收机发来的最新消息；按照每个接收机发来位置信息和角度信息在电子地图上画出射线；计算所有接收机画出的射线之间的交点坐标；根据这些交点所组成的多边形确定多边形中心点坐标值，所述中心点坐标值就是所求的不明信号的发射地点，并将所述中心点坐标值显示在电子地图上。
如图3所示，一种对不明广播电视侵入信号多点协同测向的组合定位方法，包括以下步骤：
步骤s1、多个手持式无线接收机在不同地点对不明广播电视侵入信号的场强进行监测，得到每一地点的数据块信息，将所述数据块信息发送至信息处理模块；所述数据块信息包括所述手持式无线信号接收机的时间信息和地理坐标、不明广播电视侵入信号的特征值和最大场强值对应的角度值。
所述数据块的格式按照实际应用定义，本实施例的格式定义为：手持式无线接收机唯一编码、最大场强值对应的角度值、地理坐标xd、地理坐标yd、频率、电平、日期、时间、消息编号和校验码。
上述定义的格式中各个要素值依次排列以空格分隔，解码时依次将空格去掉，得到数据分析时需要的数据。任何其他能够以无线方式发送，并可以接收的消息格式都可以是本发明所含盖的格式。
当由于遮挡或其他原因，手持式无线接收机无法确定场强最大方向，将依据设定的丢失保持时间，按照丢失时刻的角度信息，继续输出测量数据块，直到手持式无线接收机重新接收到不明信号；如果丢失时间超出保持时间，手持式无线接收机停止输出测量数据块，直到重新接收到不明信号；所述丢失保持时间可根据应用场景进行设定，在本实施例丢失保持时间设置为60秒。
步骤s2、信息处理模块对所述数据块进行接收和预处理。
信息处理模块5接收多部手持式无线接收机1发来的包含无线测向消息数据块，进行包括判断接收到的消息格式，对消息进行解码，进行坐标转换在内的预处理。如图4所示，具体包括以下子步骤：
步骤s200、信息监听和接收
在本步骤中，信息处理模块5实时监听是否有网关处理中心3发来的消息，若为是，信息处理模块5实时接收手持式无线接收机1通过无线网络2和网关处理中心3发来的包含无线测向消息的数据块；若为非，则持续监听。
步骤s201、通过校验码对数据块信息进行检测
所述校验码包含信息字长和奇偶校验码，信息处理模块5对接收到的数据块内的信息通过判断信息字长和奇偶校验对消息的格式进行判断，如果符合要求，则进行解码；如果不符合要求，重新接收。
步骤s202、按照定义好的格式进行数据解码
根据定义好的消息格式进行解码，解码时依次去掉空格和校验码，得到数据分析时需要的数据：手持式无线接收机唯一编码、角度值、地理坐标xd、地理坐标yd、频率、电平、日期、时间和消息编号。
步骤s203、进行坐标转换
判断是否需要坐标转换，如需要，则依据电子地图采用的坐标系，对收到的消息中包含的地理位置坐标(xd,yd)进行坐标转换，如不需要，直接进入下一步。
例如，利用gps系统定位时，收到的消息中包含的地理位置坐标(xd,yd)为wgs84坐标系下数据，而电子地图采用的为北京54坐标系，则进行坐标转换，将消息中wgs84坐标系的地理位置坐标(xd,yd)转换为与电子地图相对应的北京54坐标系坐标值(xt,yt)。
步骤s204、将收到的数据增加到数据存储队列中。
步骤s3、根据每个手持式无线接收机的时间信息、地理坐标和最大场强值对应的角度值在电子地图上画射线。
信息处理模块5按照数据中包含的手持式无线接收机唯一编码，判断消息队列中接收机的个数，根据时间信息、地理坐标(xt,yt)和角度值在地图上画射线。包括以下步骤：
步骤s301、获取无线接收机测量的地理坐标和和最大场强值对应的角度值，区分不同的无线接收机并判断数据是否为最新且并在同一时间点；最新并在同一时间点，进行步骤s302；否则，将数据丢弃。
从消息队列中获取由每个手持式无线接收机1发来的最新的无线信号测向和定位信息。根据消息队列中的编码区分不同的无线接收机，根据时间信息和编号信息判断消息是否为最新并在同一时间点。
步骤s302、根据手持式无线接收机地理坐标和和最大场强值对应的角度值，在电子地图上画出射线；直至，将所有参与监测的手持式无线接收机对应的射线画出完毕。
以判断出的最新并在同一时间点的消息中的无线接收机地理坐标(xt,yt)为原点，按照最新消息中的角度值，以正北为0度，顺时针旋转计算，在电子地图上画射线。
依照手持式无线接收机编码，对所有参与监测的手持式无线接收机在地图上画射线，画出不同地理位置上手持式无线接收机测出的无线侵入信号位置的方向射线。
步骤s4、计算所有接收机画出的射线之间的交点坐标。
在所有接收机画出的射线任选两条射线i和j，射线i上点的坐标满足公式y＝k[i]×(x-x[i])+y[i]，所述(x[i]，y[i])为当前时刻画射线i的手持式无线接收机在电子地图上的坐标，所述k[i]是手持式无线接收机测量的角度值；射线j上点的坐标满足公式y＝k[j]×(x-x[j])+y[j]，所述(x[j]，y[j])为当前时刻画射线j的手持式无线接收机在电子地图上的坐标，所述k[j]是手持式无线接收机测量的角度值；在两条线的交叉点上的坐标满足公式：k[j]×(x-x[j])+y[j]＝k[i]×(x-x[i])+y[i]，变换公式得到射线i和j的x轴坐标为
遍历同一时间点，所有无线接收机画出的射线，按照上述计算方法，求出所有的交叉点的坐标，将坐标数据存入数组ex和ey，数组的长度为n，所述n为交叉点个数。
步骤s5、确定交点坐标组成的多边形中心点坐标值。
计算这些交点所组成的多边形的中心点坐标值，该步骤按照如下公式计算中心点坐标(x,y)值：
步骤s6、在电子地图上将中心点标识出来。
将计算所得的中心点坐标值(x,y)显示在电子地图上。在整个无线信号测向定位过程中，测向人员可以在不同的地理位置通过手持式无线接收机1向信息处理模块5发出信号，信息处理模块5会根据发来的消息不断进行中心点位置判断，以更准确的定位无线发射源的位置。
本实施例中信息处理模块5是基于mapgis平台开发的，但本方法同样适用于其他gis平台。系统中使用的地图的坐标系可以采用wgs84、北京54、西安80等坐标系，也可以是自定义坐标系。
综上所述，本发明实施例提供的对不明广播电视侵入信号多点协同测向的组合定位方法，能够快速地同时进行广播电视侵入信号的测向和定位，找到不明信号源，操作简单，操作人员不需具备专业知识，能够按照操作步骤完成测量工作；
采用手持式的无线信号接收机，体积小、重量轻，避免在复杂地方环境下，车辆或大型设备无法及时到达，而无法对侵入信号的测向定位；
将多个无线信号接收机组网，通过无线接收机的编码，区分不同测量点，对侵入信号进行测向，实现对侵入信号的快速定位；
根据频率值和信号电平值区分和确定不明信号源，避免了其他信号源的干扰；
根据日期、时间和消息编号来判断数据测量的时刻，使用同一时刻的测量数据进行定位解算，提高定位精度；
具有断点续传功能，当无线信号接收机对侵入信号的测向跟踪由于短时间的遮挡或其他原因丢失时，能够保持对侵入信号角度信息的跟踪。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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