本發(fā)明屬于無線電監(jiān)測領(lǐng)域。
背景技術(shù):
無線電測向是指探測、搜索、截獲無線電管理地域內(nèi)的無線電信號,并對無線電信號進(jìn)行分析、識別、監(jiān)視并獲取其技術(shù)參數(shù)、工作特征和輻射位置等技術(shù)信息的活動,從而達(dá)到對非法電臺和干擾源的測向、定位、逼近查找等目的。是有效實(shí)施無線電管理的重要手段依據(jù)。
現(xiàn)有的無線電測向方式主要是采用分析無線電信號的幅度和相位的方式,目前最常用的為比幅測向和干涉儀測向兩種體制,其中比幅測向?yàn)椴捎镁哂蟹较蛐缘奶炀€,配合具有場強(qiáng)指示功能的接收機(jī),由操作者手持轉(zhuǎn)動天線尋找來波信號強(qiáng)度最大的方向,干涉儀測向?yàn)椴捎枚鄠€天線陣元配合多通道數(shù)字接收機(jī)判斷來波方位,這兩種方式都能給出無線電信號的大致方位但是過于依賴于操作者的經(jīng)驗(yàn),且難以將輻射源的具體位置與無線電監(jiān)測信息進(jìn)行對應(yīng),執(zhí)行效率較低,且容易出現(xiàn)誤判和漏判,這種方式在應(yīng)對突發(fā)事件或在未知環(huán)境中的使用效果有限。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對上述存在的問題,提供一種基于圖像融合的無線電測向定位方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下,包括:
步驟1:無線電測向裝置檢測待測區(qū)域中的無線電信號的方向;
步驟2:圖像采集裝置拍攝待測區(qū)域的圖像;
步驟3:將無線電信號的方向在所述圖像上標(biāo)示出來;
步驟4:顯示標(biāo)示有無線電信號方向的待測區(qū)域的圖像。
進(jìn)一步,將無線電測向裝置的天線陣與圖像采集裝置的鏡頭布設(shè)在同一平面上,且兩者都朝向待測區(qū)域。
進(jìn)一步,步驟1中無線電信號的方向信息包括俯仰角及方位角。
進(jìn)一步,步驟3還包括將無線電信號的方位角與俯仰角轉(zhuǎn)換到所述圖像的像素坐標(biāo)中并將無線電信號的方向在所述圖像中標(biāo)示出來。
進(jìn)一步,步驟3利用以下公式將無線電坐標(biāo)系下獲取的無線電信號的方位角及俯仰角轉(zhuǎn)換到所述圖像的像素坐標(biāo)系中:
其中,(xpixel,ypixel)為圖像中的一點(diǎn)在像素坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值,圖像分辨率為n×m個像素;α、β分別為無線電坐標(biāo)系下無線電信號的方位角及俯仰角;
無線電坐標(biāo)系的xoz平面為無線電測向裝置的天線陣平面,y軸方向與天線陣平面的法線方向相同;圖像采集裝置的鏡頭與無線電坐標(biāo)系的xoz平面平行,圖像采集裝置的光軸與無線電坐標(biāo)系的y方向相同;圖像采集裝置在水平方向的視場角為θ,在垂直方向的視場角為γ。
本發(fā)明將視頻監(jiān)控范圍內(nèi)的輻射源位置直觀顯示在圖像上,并標(biāo)示出無線電方向,相比其他無線電監(jiān)測系統(tǒng),有以下幾個方面的明顯優(yōu)勢:
1.通過圖像融合的方式將電磁輻射源目標(biāo)直觀呈現(xiàn)在操作者面前,比單純觀察一個輻射源的信號波形更加直觀、準(zhǔn)確;
2.無需操作者走動,將操作者從繁重的監(jiān)控工作中解放出來;
3.實(shí)時檢測并顯示可減少因人為因素造成的誤判和漏判。
附圖說明
本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明,其中:
圖1為本發(fā)明中無線電坐標(biāo)系。
圖2為本發(fā)明中像素坐標(biāo)系與圖像采集裝置的光軸的相對位置關(guān)系。
圖3為本發(fā)明方法所基于的系統(tǒng)的原理框圖。
圖4為本發(fā)明中在圖像中標(biāo)示無線電方向的流程圖。
圖5為本發(fā)明效果圖。
具體實(shí)施方式
本說明書中公開的所有特征,或公開的所有方法或過程中的步驟,除了互相排斥的特征和/或步驟以外,均可以以任何方式組合。
本說明書中公開的任一特征,除非特別敘述,均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即,除非特別敘述,每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
參見圖3,本發(fā)明方法需要使用以下硬件設(shè)備,包括無線電測向裝置、圖像采集裝置、計算機(jī)處理系統(tǒng)以及顯示器。
其中,無線電測向裝置用于獲取待測區(qū)域中無線電信號的方向。
具有此功能的設(shè)備是現(xiàn)有的,具體的,無線電測向裝置進(jìn)一步包括由多個天線陣元組成的天線陣、多通道數(shù)字接收機(jī)以及信號處理模塊。天線陣用于將空間分布的無線電信號轉(zhuǎn)換為電信號;多通道數(shù)字接收機(jī)用于天線陣輸出的電信號,并提取其位置、幅度等目標(biāo)參數(shù);信號處理模塊用于根據(jù)位置、幅值等目標(biāo)參數(shù)計算無線電信號的方位角與俯仰角。
在又一實(shí)施例中無線電測向裝置可以獲取待測區(qū)域中多個輻射源發(fā)出的無線電的方向。無線電測向裝置為本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù),在此不再贅述其功作原理。
圖像采集裝置采用工業(yè)相機(jī)實(shí)現(xiàn),其采集待測區(qū)域的圖像。
為了便于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,推薦將無線電測向裝置的天線陣與相機(jī)的攝像頭設(shè)置于同一平面,并朝向待測區(qū)域。
計算機(jī)處理系統(tǒng)用于進(jìn)行圖像融合,以便在待測區(qū)域的圖像中標(biāo)示出無線電的方向。具體過程參見圖4,先將無線電信號的方位角與俯仰角進(jìn)行坐標(biāo)空間轉(zhuǎn)換到待測區(qū)域的圖像的像素坐標(biāo)中并在圖像中繪制出無線電信號的方向,形成可直觀分析監(jiān)測環(huán)境無線電信號狀態(tài)的空間分布圖,最后在顯示屏上顯示標(biāo)示了無線電方向的圖像,參見圖5。本發(fā)明對待測范圍內(nèi)的多個電磁輻射源,均能在監(jiān)控圖像內(nèi)準(zhǔn)確的顯示其準(zhǔn)確位置及方向。
其中,坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的具體過程為:
以均勻圓形天線陣為例建立無線電坐標(biāo)系如圖1所示,其中法線方向?yàn)閥軸,天線陣平面為xoz平面,通過多通道數(shù)字接收機(jī)與信號處理模塊可以獲得入射無線電信號的方位角α、以及俯仰角β。
圖像采集裝置的坐標(biāo)系如圖2所示,其中光軸與無線電坐標(biāo)系中的y軸方向一致,圖像平面(即成像平面)與圖像采集裝置的鏡頭平面平行,也即與無線電坐標(biāo)系的xoz平面與圖像平面平行。獲取的圖像分辨率為n(行)×m(列)個像素,圖像采集裝置水平方向的視場角為θ,垂直方向的視場角為γ。
將無線電坐標(biāo)系下獲取的無線電信號的方位角及俯仰角轉(zhuǎn)換到所述圖像的像素坐標(biāo)系中:
其中,(xpixel,ypixel)為圖像中的一點(diǎn)在像素坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。
本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合,以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。