一种针对无人机跳频通信的自适应射频干扰系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种针对无人机跳频通信的自适应射频干扰系统及方法，包括：射频信号侦测单元将接收到的无人机上行和下行通信链路的射频信号转换为数字信号发送至数字信号处理单元；所述数字信号处理单元将接收到的数字信号进行处理与分析，得到信号特征参数发送至上位机；雷达探测得到无人机的位置与距离信息发送至所述上位机；所述上位机匹配计算得到最佳的窄带噪声干扰因子与最佳信干比，发送至FPGA干扰数字信号源与功率放大器；所述FPGA干扰数字信号源生成满足最佳频带宽度的窄带噪声射频干扰信号后发送到所述功率放大器；所述功率放大器将干扰信号放大到满足最佳信干比要求的功率倍数后发送至无人机，实现最佳干扰。实现最佳干扰。实现最佳干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种针对无人机跳频通信的自适应射频干扰系统及方法


[0001]本专利技术涉及通信干扰
，特别涉及一种针对无人机跳频通信的自适应射频干扰系统、方法、电子设备和存储介质。

技术介绍

[0002]随着全球民用无人机行业爆发式增长，“低慢小”无人机已经广泛应用于各个领域，同时无人机“黑飞”给社会公共安全造成的威胁也日益增多，因此需要对“黑飞”无人机实施有效打击。
[0003]目前针对无人机跳频通信主要采用以下三种反制干扰样式：1、阻塞干扰：干扰机将干扰功率分布在无人机通信带宽的全部或大部分频率范围内的噪声干扰方法,干扰方无需获取跳频通信系统载波频率的跳变规律,干扰信号的特征参数也不必和跳频通信信号特征相近，只要干扰功率足够，便能有效破坏跳频通信系统的信息传递。此方法所需先验知识少，实现简单且成本低，但其所需干扰功率较大，对信道间隔较宽和跳频带宽较大的跳频通信系统的干扰效果较差，且容易对同频段的其他通信系统造成较大干扰。
[0004]2、单频或多频连续波干扰：当干扰方获得无人机跳频系统频点分布,但不知道跳频频率变化规律时,通常使用单频或多频连续波干扰，是一种将干扰信号集中在跳频信道的部分特定频率上的干扰方式。此方法能对无人机跳频通信频段进行精确干扰，但对于跳频频点数量多的通信信号，若连续波干扰信号的频点数量少于无人机跳频频点数量1/3时，将很难达到有效的干扰效果，且当通信方改变跳频频率时，也将降低其干扰效果。
[0005]3、跟踪干扰：在对无人机跳频通信信号快速侦测、截获、分析的基础上，在一个跳频频点驻留的时间内，引导干扰机干扰功率瞄准在跳频系统当前通信信道并实施窄带噪声干扰。一般认为,跟踪干扰是针对跳频通信的最有效的干扰手段之一。然而，现无人机一般采用快速跳频通信系统且跳频重复序列很长，难以分析出跳频图案变化规律，每一跳驻留时间又极短，而在这一段时间内，干扰机实施有效干扰的时间比例很小，现如今的硬件和软件水平很难实现在如此短的时间内完成对跳频信号的跟踪干扰。
[0006]现有干扰技术主要采用固定带宽、固定功率的噪声干扰方式压制干扰无人机通信链路，干扰效率低，功率太大还将浪费宝贵的功率资源。
[0007]现有的针对无人机跳频通信的反制手段都各有优缺点，其中阻塞干扰样式的实现方式较为简单且干扰效果较好，但目前的阻塞干扰样式只是按照固定的频带宽度和固定的干扰功率进行干扰。在干扰功率有限的情况下，若采用阻塞干扰的频带宽度较宽，平均分配到干扰信号频带内的功率谱密度将会降低，反而造成干扰效果降低或失效的情况。这就存在一个干扰功率和干扰频带宽度之间如何分配，才能令干扰性能达到最优的问题。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种针对无人机跳频通信的自适应射
频干扰系统及方法，通过接收无人机上下行通信链路信号，分析其信号通信特征参数，然后生成并发送特定的干扰信号，使干扰效果最佳，能够以最小的干扰功率达到最优的干扰效果。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供的一种针对无人机跳频通信的自适应射频干扰系统，包括，射频信号侦测单元，其用于将接收到的无人机上行和下行通信链路的射频信号转换为数字信号，将所生成的数字信号发送至数字信号处理单元；所述数字信号处理单元，其用于将接收到的无人机上行和下行通信链路数字信号进行信号处理与分析，得到无人机上行和下行通信链路的信号特征参数，并将处理得到的无人机上行和下行通信信号特征参数发送至上位机；所述上位机，其用于匹配计算得到上行链路到达无人机接收端的平均功率与最佳的窄带噪声干扰因子，以及最佳信干比，将计算结果发送至FPGA干扰数字信号源与功率放大器，生成所需数字干扰信号；所述FPGA干扰数字信号源，其用于生成满足最佳频带宽度的窄带噪声射频干扰信号后发送到所述功率放大器；所述功率放大器，其用于将所述最佳频带宽度的窄带噪声射频干扰信号放大到满足最佳信干比要求的功率倍数后发送至干扰发射天线；所述干扰发射天线，其用于将满足功率要求的最佳频带宽度的窄带噪声射频干扰信号发送至无人机，实现最佳干扰。
[0010]进一步地，还包括雷达，其用于实时探测无人机的方位、俯仰信息以及距离并发送到所述上位机。
[0011]进一步地，所述上位机包括融合单元，其用于对接收到的所述信号特征参数与无人机位置和距离信息进行数据融合处理，得到上行链路到达无人机接收端的平均功率Pr
s
。
[0012]进一步地，所述上位机还包括计算单元，其用于将接收到的信号特征参数进行最佳窄带噪声干扰因子与信干比的计算。
[0013]进一步地，所述计算单元根据接收到的无人机跳频带宽W，设无人机接收端窄带噪声干扰功率为J，干扰带宽为W
J
，定义干扰因子ρ为干扰带宽与跳频带宽之比，即其中，，当时，则为全频段宽带噪声干扰；得到窄带干扰噪声信号的等效单边功率谱密度为：其中，表示为宽带干扰噪声的功率谱密度；则得到以下关系，当通信信号在干扰频带之内时的概率为ρ，噪声的功率谱密度表示为，当通信信号在干扰频带之外时的概率为1
‑
ρ，噪声的功率密度为；
则通信系统的在窄带噪声干扰情况下的误比特率为：其中，为不同调制类型的通信系统误比特率，为比特信号能量，为白噪声功率谱密度，为窄带干扰信号单边功率谱密度；当时，可以忽略，则有：。
[0014]进一步地，所述计算单元还用于根据无人机调制方式的误比特率计算公式，计算最佳窄带噪声干扰因子与最佳比特信干比。
[0015]进一步地，所述计算单元，其用于根据上行链路到达无人机接收端的平均功率，定义接收信号功率与噪声干扰功率J的大小比值为信干比：其中，为跳频抗干扰处理增益，由侦测得到的无人机跳频通信信号带宽W和符号速率做比值获得；得到无人机接收端最佳噪声干扰功率：根据电磁波在自由空间传播的公式，计算得到最佳干扰发射功率为其中为最佳噪声干扰功率，D为干扰系统到无人机的距离，为干扰信号波长，为干扰发射天线增益，为无人机接收天线增益。
[0016]进一步地，所述功率放大器，其用于根据最佳干扰发射功率，确定功率放大器所需的最佳放大倍数，将干扰信号放大倍后发送至所述干扰发射天线。
[0017]为实现上述目的，本专利技术还提供一种针对无人机跳频通信的自适应射频干扰方
法，包括以下步骤：接收无人机上行和下行通信链路的射频信号转换为数字信号；对生成的所述数字信号进行数字信号处理与分析，得到无人机上行和下行通信链路的信号特征参数；根据所述信号特征参数与雷达探测得到无人机的位置与距离信息，计算得到上行链路到达无人机接收端的平均功率与最佳的窄带噪声干扰因子，以及最佳信干比；根据最佳的窄带噪声干扰因子，生成满足最佳频带宽度的窄带噪声干扰信号；根据所述最佳信干比，将干扰信号放大到满足最佳信干比要求的功率倍数后发送至无人机，实现最佳干扰。
[0018]为实现上述目的，本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上储存有在所述处理器上运行的程序，所述处理器运行所述程序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.射频信号侦测单元，其用于将接收到的无人机上行和下行通信链路的射频信号转换为数字信号，将所生成的数字信号发送至数字信号处理单元；所述数字信号处理单元，其用于将接收到的无人机上行和下行通信链路数字信号进行信号处理与分析，得到无人机上行和下行通信链路的信号特征参数，并将处理得到的无人机上行和下行通信信号特征参数发送至上位机；所述上位机，其用于匹配计算得到上行链路到达无人机接收端的平均功率与最佳的窄带噪声干扰因子，以及最佳信干比，将计算结果发送至FPGA干扰数字信号源与功率放大器，生成所需数字干扰信号；所述FPGA干扰数字信号源，其用于生成满足最佳频带宽度的窄带噪声射频干扰信号后发送到所述功率放大器；所述功率放大器，其用于将所述最佳频带宽度的窄带噪声射频干扰信号放大到满足最佳信干比要求的功率倍数后发送至干扰发射天线；所述干扰发射天线，其用于将满足功率要求的最佳频带宽度的窄带噪声射频干扰信号发送至无人机，实现最佳干扰。2.根据权利要求1所述的针对无人机跳频通信的自适应射频干扰系统，其特征在于，还包括雷达，其用于实时探测无人机的方位、俯仰信息以及距离并发送到所述上位机。3.根据权利要求2所述的针对无人机跳频通信的自适应射频干扰系统，其特征在于，所述上位机包括融合单元，其用于对接收到的所述信号特征参数与无人机位置和距离信息进行数据融合处理，得到上行链路到达无人机接收端的平均功率Pr
s
。4.根据权利要求1或3所述的针对无人机跳频通信的自适应射频干扰系统，其特征在于，所述上位机还包括计算单元，其用于将接收到的信号特征参数进行最佳窄带噪声干扰因子与信干比的计算。5.根据权利要求4所述的针对无人机跳频通信的自适应射频干扰系统，其特征在于，所述计算单元根据接收到的无人机跳频带宽W，设无人机接收端窄带噪声干扰功率为J，干扰带宽为W
J
，定义干扰因子ρ为干扰带宽与跳频带宽之比，即其中，，当时，则为全频段宽带噪声干扰；得到窄带干扰噪声信号的等效单边功率谱密度为：其中，表示为宽带干扰噪声的功率谱密度；则得到以下关系，当通信信号在干扰频带之内时的概率为ρ，噪声的功率谱密度表示为，当通信信号在干扰频带之外时的概率为1
‑
ρ，噪声的功率密度...

【专利技术属性】
技术研发人员：向锦武，黎梦欣，刘帅，全力民，万景川，王剑，刘天昊，李浩，赵佳星，侯梦阳，刘峰，王辉雄，洪东跑，那洋，陈玉东，曾小军，
申请(专利权)人：北京羽嘉科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：