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1、第19卷增刊电波科学学报Vol.19,Sup.2004年10月CHINESEJOURNALOFRADIOSCIENCEOctober,2004基于电波传播模型的无线定位方法研究李军张业荣徐立勤(南京邮电学院通信工程系，zhangyr@njupt.edu.cn，江苏南京210003)摘要给出一种利用接收机的测童功率来实现对非法或恶意干扰源无线定位的新方法。该方法通过简单变换将接收功率与非法或恶意干扰源的地理位里坐标之间的非线性关系线性化，便于矩阵运算。采用MATLAB语言来进行仿真的结果表明:该方法能够快速、准确的定位非法或恶意干扰
2、源。关键词干扰源，广义女共轨梯度法1引言2定位原理随着信息化社会的到来，国内外都很重视信息2.1无线定位原理安全的问题，而如何及时准确地定位非法信息源即首先以自由空间传播来说明无线定位的基本步干扰源就显得极为重要。定位通常是指确定地球表骤和基本原理。面某种物体在某一参考坐标系的位置。目前，定位对于自由空间的传输路径损耗[31若用分贝数表技术主要包括推算定位(DR,DeadReckoning)、接示，则表示为近式定位(Proximity)和无线定位(RadioLoca-Lbr=32.4478+201ogf-{-201ogr(1)ti
3、on)，其中无线定位又可分为卫星无线定位和地面式中各物理量的单位分别为Lbf(dB),f(MHz)，二无线定位[i]。推算定位基于一个相对参考点或起始(km)。点，借助地图匹配算法来确定移动目标的地理位置，下面所讨论的都是假设非法或恶意干扰源天线适用于对移动目标(干扰源)的连续定位。接近式定为全向天线，也即在方位方向天线方向图为圆形。位又叫信标(Signpost或Beacon)定位，运动目标设N个接收机的位置和测量功率分别为和(X.,YO(干扰源)的地理位置通过与之最近的固定参考接收和Pm(n=1,2,""",N)，非法或恶意干扰
4、源的待求量机来估计确定。卫星无线定位利用GPS,GLO-是源点坐标O(XO,yo)及发射功率P,(W)。根据自NASS、北斗双星等卫星系统的多个卫星实现目标由空间路径损耗公式，通过N个接收机就可以得到(干扰源)的三维定位。地面无线定位则通过测量无下列方程组线电波从发射机到接收机的传播时间、时间差、信号(x;一.X0)2+(y1一yo)2=KP,/P,,场强、相位或人射角等参数来实现目标(干扰源)的二维定位[27。(x;一xo)z+(y‘一YO),=KP,/Pri(2)本文所介绍的无线定位方法并不依赖于任何现有的移动通信系统，具有较
5、强的独立性。该方法是(xN一xa)2+(yN一Y0)2=KP,/PN根据接收功率或信号场强(接收功率和信号场强之间可以通过公式来进行变换)来实现目标(非法或恶式中K=(,1/47r)'.意干扰源)的定位。基于电波传播模型的接收功率该方程组对(x0+Yo,Pt)为非线性的，若要求解与目标(干扰源)的地理位置坐标(X,y)之间的关系该方程组的未知解(xo,yo9Pt)，首先要对方程组进一般说来是非线性的。但通过变换，把原来非线性行线性化。将(2)式中的第i方程(i=2,3,""",N)分方程线性化，并利用广义逆和共扼梯度法计算由接别减
6、去(2)式中第1个方程，得到有关(x0+yo9pt)的收机的接收功率来确定目标(非法或恶意干扰源)的线性方程组，可表示为:地理位置坐标。Ax=b(3)174电波科学学报第19卷式中A为(n-1)X3的非方阵，其元素分别为Egli模型两种模型对恶意或非法干扰源的定位进行ail=2(x;+;一x1)，a;z=2(y;+;一y1)，仿真分析。a,3=K(代公1)一代‘)(4)3.1基于自由空间模型的仿真分析而x为待求矢量，各元素分别表示为xo,y。和P',由于恶意或非法干扰源的位置预先是未知的，b为已知矢量，各元素分别表示为b:j=X2
7、i+，一式+那么测量干扰源信号的接收机布局也是随意的。但yY2i+，一鱿，其中￡=1,2,---,N-1.为了降低误差和消除实验数据之间的相关性，接收经过上面的转换，把(2)式的非线性问题变成求机局部之间要有一定的间距。在本文的仿真分析(3)式的线性问题，也就是说非线性问题线性化了。中，多采用9个接收机接收测量信号，其位置分别为通常测量点的采集数据大于未知量，也即(4)式中A(一60，一120),B(80，一78),C(130,160),D(一N-1>3，因此，(4)式为超定方程。在无线定位系180,150)、E(一150，一18
8、0)、F(一80一200)、G统中，对干扰源进行定位估计采用最广泛的算法是(200,0),H(-200,0)和1(55,185)单位:km，如图最小二乘法和迭代法。本文基于广义逆[4]和共扼梯1所示。度法[51来解(3)式的超定线性方程组。上述基于
