CN107037395A - 一种基于图像融合的无线电测向定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图像融合的无线电测向定位方法，属于无线电监测领域。本发明采用的技术方案包括：步骤1：无线电测向装置检测待测区域中的无线电信号的方向；步骤2：图像采集装置拍摄待测区域的图像；步骤3：将无线电信号的方向在所述图像上标示出来；步骤4：显示标示有无线电信号方向的待测区域的图像。

Description

一种基于图像融合的无线电测向定位方法

技术领域

本发明属于无线电监测领域。

背景技术

无线电测向是指探测、搜索、截获无线电管理地域内的无线电信号，并对无线电信号进行分析、识别、监视并获取其技术参数、工作特征和辐射位置等技术信息的活动，从而达到对非法电台和干扰源的测向、定位、逼近查找等目的。是有效实施无线电管理的重要手段依据。

现有的无线电测向方式主要是采用分析无线电信号的幅度和相位的方式，目前最常用的为比幅测向和干涉仪测向两种体制，其中比幅测向为采用具有方向性的天线，配合具有场强指示功能的接收机，由操作者手持转动天线寻找来波信号强度最大的方向，干涉仪测向为采用多个天线阵元配合多通道数字接收机判断来波方位，这两种方式都能给出无线电信号的大致方位但是过于依赖于操作者的经验，且难以将辐射源的具体位置与无线电监测信息进行对应，执行效率较低，且容易出现误判和漏判，这种方式在应对突发事件或在未知环境中的使用效果有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种基于图像融合的无线电测向定位方法。

本发明采用的技术方案如下，包括：

步骤1：无线电测向装置检测待测区域中的无线电信号的方向；

步骤2：图像采集装置拍摄待测区域的图像；

步骤3：将无线电信号的方向在所述图像上标示出来；

步骤4：显示标示有无线电信号方向的待测区域的图像。

进一步，将无线电测向装置的天线阵与图像采集装置的镜头布设在同一平面上，且两者都朝向待测区域。

进一步，步骤1中无线电信号的方向信息包括俯仰角及方位角。

进一步，步骤3还包括将无线电信号的方位角与俯仰角转换到所述图像的像素坐标中并将无线电信号的方向在所述图像中标示出来。

进一步，步骤3利用以下公式将无线电坐标系下获取的无线电信号的方位角及俯仰角转换到所述图像的像素坐标系中：

其中，(x_pixel，y_pixel)为图像中的一点在像素坐标系中的坐标值，图像分辨率为n×m个像素；α、β分别为无线电坐标系下无线电信号的方位角及俯仰角；

无线电坐标系的xoz平面为无线电测向装置的天线阵平面，y轴方向与天线阵平面的法线方向相同；图像采集装置的镜头与无线电坐标系的xoz平面平行，图像采集装置的光轴与无线电坐标系的y方向相同；图像采集装置在水平方向的视场角为θ，在垂直方向的视场角为γ。

本发明将视频监控范围内的辐射源位置直观显示在图像上，并标示出无线电方向，相比其他无线电监测系统，有以下几个方面的明显优势：

1.通过图像融合的方式将电磁辐射源目标直观呈现在操作者面前，比单纯观察一个辐射源的信号波形更加直观、准确；

2.无需操作者走动，将操作者从繁重的监控工作中解放出来；

3.实时检测并显示可减少因人为因素造成的误判和漏判。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明中无线电坐标系。

图2为本发明中像素坐标系与图像采集装置的光轴的相对位置关系。

图3为本发明方法所基于的系统的原理框图。

图4为本发明中在图像中标示无线电方向的流程图。

图5为本发明效果图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

参见图3，本发明方法需要使用以下硬件设备，包括无线电测向装置、图像采集装置、计算机处理系统以及显示器。

其中，无线电测向装置用于获取待测区域中无线电信号的方向。

具有此功能的设备是现有的，具体的，无线电测向装置进一步包括由多个天线阵元组成的天线阵、多通道数字接收机以及信号处理模块。天线阵用于将空间分布的无线电信号转换为电信号；多通道数字接收机用于天线阵输出的电信号，并提取其位置、幅度等目标参数；信号处理模块用于根据位置、幅值等目标参数计算无线电信号的方位角与俯仰角。

在又一实施例中无线电测向装置可以获取待测区域中多个辐射源发出的无线电的方向。无线电测向装置为本领域现有技术，在此不再赘述其功作原理。

图像采集装置采用工业相机实现，其采集待测区域的图像。

为了便于坐标转换，推荐将无线电测向装置的天线阵与相机的摄像头设置于同一平面，并朝向待测区域。

计算机处理系统用于进行图像融合，以便在待测区域的图像中标示出无线电的方向。具体过程参见图4，先将无线电信号的方位角与俯仰角进行坐标空间转换到待测区域的图像的像素坐标中并在图像中绘制出无线电信号的方向，形成可直观分析监测环境无线电信号状态的空间分布图，最后在显示屏上显示标示了无线电方向的图像，参见图5。本发明对待测范围内的多个电磁辐射源，均能在监控图像内准确的显示其准确位置及方向。

其中，坐标转换的具体过程为：

以均匀圆形天线阵为例建立无线电坐标系如图1所示，其中法线方向为y轴，天线阵平面为xoz平面，通过多通道数字接收机与信号处理模块可以获得入射无线电信号的方位角α、以及俯仰角β。

图像采集装置的坐标系如图2所示，其中光轴与无线电坐标系中的y轴方向一致，图像平面(即成像平面)与图像采集装置的镜头平面平行，也即与无线电坐标系的xoz平面与图像平面平行。获取的图像分辨率为n(行)×m(列)个像素，图像采集装置水平方向的视场角为θ，垂直方向的视场角为γ。

将无线电坐标系下获取的无线电信号的方位角及俯仰角转换到所述图像的像素坐标系中：

其中，(x_pixel，y_pixel)为图像中的一点在像素坐标系中的坐标值。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种基于图像融合的无线电测向定位方法，其特征在于，包括：

步骤1：无线电测向装置检测待测区域中的无线电信号的方向；

步骤2：图像采集装置拍摄待测区域的图像；

步骤3：将无线电信号的方向在所述图像上标示出来；

步骤4：显示标示有无线电信号方向的待测区域的图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像融合的无线电测向定位方法，其特征在于，将无线电测向装置的天线阵与图像采集装置的镜头布设在同一平面上，且两者都朝向待测区域。

3.根据权利要求2所述的一种基于图像融合的无线电测向定位方法，其特征在于，步骤1中无线电信号的方向信息包括俯仰角及方位角。

4.根据权利要求3所述的一种基于图像融合的无线电测向定位方法，其特征在于，步骤3进一步包括将无线电信号的方位角与俯仰角转换到所述图像的像素坐标系中并将无线电信号的方向在所述图像坐标系示出来。

5.根据权利要求4所述的一种基于图像融合的无线电测向定位方法，其特征在于，步骤3利用以下公式将无线电坐标系下获取的无线电信号的方位角及俯仰角转换到所述图像的像素坐标系中：

其中，(x_pixel，y_pixel)为图像中的一点在像素坐标系中的坐标值，图像分辨率为n×m个像素；α、β分别为无线电坐标系下无线电信号的方位角及俯仰角；

无线电坐标系的xoz平面为无线电测向装置的天线阵平面，y轴方向与天线阵平面的法线方向相同；图像采集装置的镜头与无线电坐标系的xoz平面平行，图像采集装置的光轴与无线电坐标系的y方向相同；图像采集装置在水平方向的视场角为θ，在垂直方向的视场角为γ。