网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法及系统，采用低检测概率隐蔽组网和协作干扰检测原理实现智能跳频抗干扰，多感知节点通过分布式感知实现协作干扰检测，采用极低频次使用的备用频率集实现隐蔽组网和干扰检测信息交换能够有效应对压制活跃工作频带的灵巧型干扰，实现跳频组网的鲁棒性和连贯性；汇聚节点在对全网干扰态势一致性理解的基础上，通过最大抗干扰容限和最小频率检测概率的联合优化准则进行有限频率集动态分割，实现新一轮的主用频率集和备用频率集动态更新。能够有效应对跟踪型干扰的智能避让，减少己方频点的暴露概率，实现低检测低截获概率的主动抗干扰和最大隐蔽的数据传输。的主动抗干扰和最大隐蔽的数据传输。的主动抗干扰和最大隐蔽的数据传输。

【技术实现步骤摘要】
网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法及系统


[0001]本专利技术涉及抗干扰通信
，尤其涉及一种网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法及系统。

技术介绍

[0002]抗干扰通信是指在密集、复杂多变的电磁干扰和有针对性的通信干扰环境中，采取各种电子抗干扰措施以保持通信畅通、不断链。随着军用数据链相关业务的逐步增长，军事用户对抗干扰通信的要求逐步提高，从最初的以扩/跳频等宽带扩谱技术为基础的被动抗干扰通信体制，演进至动态频谱分配、自适应跳频、智能跳频等主动抗干扰通信体制。
[0003]针对数据链通信系统的常规干扰样式包括：（1）全频段压制式干扰，采用连续频谱调制噪声或伪随机信号对预定义工作频带进行高功率压制，屏蔽指定工作频段的可用性。全频带压制干扰的功率效率低，所需干扰功率大；（2）部分频带干扰，采用梳状谱或带限谱调制噪声或伪随机信号对预定义工作频带进行高功率压制，屏蔽指定工作频点的可用性。
[0004]相比于全频带压制干扰，部分频带干扰提高了功率效率，但是干扰频点与工作频点的匹配性难于保证。通常采用静态配置或随机变化策略来指定干扰频点集。
[0005]（3）灵巧干扰，也称跟踪式干扰，干扰方具备频谱嗅探能力，通过定期检测红方工作频带，获取红方工作频点分布，并指定干扰频点匹配当前工作频点，进行频点跟踪式干扰，使点频干扰的功率效率最大化；（4）转发干扰，干扰方截获到正常通信信号后，延迟一段时间后，将原始信号进行转发，用于干扰接收方对时间敏感信号的测量。
[0006]为有效对抗数据链通信系统的干扰，常用的抗干扰通信措施包括：（1）直接序列扩频通信（DSSS：Direct Sequence Spread Spectrum），以隐蔽的方法使敌方通信对抗设备难以发现通信信号，并使窄带干扰效果大大降低，达到抗干扰通信的目的；（2）跳频扩谱通信（FHSS：Frequency Hopping Spread Spectrum），利用频率不断变化以躲避敌方的侦察与干扰，是扩频通信的一种，跳频抗干扰性能的优劣取决于频率点的多少和变化的快慢；（3）跳时扩谱通信（THSS：Time Hopping Spread Spectrum），时间跳变也是一种扩展频谱技术，将时间轴分成许多时间片，在帧内的哪个时间片发射信号由扩频码进行控制，是一种抗时域干扰通信方式，能够提升数据链的抗截获能力；（4）混合扩频通信，综合采用扩频、跳频、跳时等抗干扰通信方式，同时对抗时域、频域干扰样式，提升综合抗干扰的性能；（5）自适应技术，采用自适应天线、自适应干扰抑制滤波器等方法，作为其他抗干扰措施的辅助手段。
[0007]上述抗干扰方法大多属于被动抗干扰和有限程度的自适应，不能有效应对敌方具备频谱嗅探和分析能力的智慧型跟踪式干扰。特别地，分布式跳频网络还需要对网络域干扰态势具有一致性理解，才能做出准确无误的干扰躲避决策。传统数据链的跳频抗干扰机制采用全频段跳频、预定义换频或有限频点动态换频，存在以下问题：（1）全频段跳频机制采用全部频点集生成跳频图案，跳频图案碰撞概率小、干扰容限高，被动抗干扰效果好，但也增加了频点集合暴露风险，对敌方主动干扰的规避能力弱；（2）预定义换频机制采用主用频点集生成跳频图案，剩余频点作为备用频率集，当检测到干扰时，主用频率整体切换到备用频率集，备用频率集固定，备用频率的有效性未知，无法保证组网通信的可靠恢复；（3）有限频点动态换频机制采用动态换频方案，当检测到干扰时，仅受到干扰的主用频点切换到备用频点，其它主用频点保持不变，仅适用于部分频带干扰。
[0008]在强对抗通信环境中，蓝方通常采用灵巧干扰方式对敌压制，即对红方的通信频谱进行侦测并实施针对活跃频带的全频带干扰，使红方来不及进行网络域的干扰协调和频谱决策，从而产生通信中断和网络分裂。
[0009]因此在红蓝强对抗通信环境中，数据链通信系统需要一种能够有效对抗针对活跃频带检测和压制型干扰的智能跳频抗干扰方法，同时满足对红方最大化抗干扰容限和对蓝方最小化频点检测概率要求。
[0010]因此，网络域抗干扰需要一种能够有效支持协作干扰检测以及利用检测结果如何进行智能用频决策的方法。

技术实现思路

[0011]因此，本专利技术的目的在于提供一种网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法及系统，有效解决红蓝对抗条件下的低检测概率隐蔽组网、可靠数传和网络域主动抗干扰问题，并提供红蓝对抗场景下频率集动态分组的最优化理论基础。
[0012]为了实现上述目的，本专利技术的一种网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法，包括：S1、将感知节点和汇聚节点进行频率集初始化配置；所述频率集初始化配置包括配置主用频率集、备用频率集和未用频率集；选用主用频率集生成第一跳频图案FHp进行数据传输；S2、进行本地干扰检测和周期性频谱探测，获取当前工作频带内各频点的干扰状态；S3、当检测到主用频率及全频带阻塞时，选用备用频率集生成第二跳频图案FHs，进行网络消息隐蔽传输；S4、将所有感知节点的本地感知信息汇聚到汇聚节点进行干扰监测融合，生成可用频率集和不可用频率集；S5、根据干扰监测融合结果，生成干扰决策，采用有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组，分成新的主用频率集、新的备用频率集，以及预留部分频点作为新的未用频率集；S6、汇聚节点采用原备用信道进行干扰决策信息分发，并在组网控制信息分组中
指定频率集的切换时刻；S7、各节点在约定的切换时刻同步换频，将原主用频率集切换至新的主用频率集，原备用频率集切换至新的备用频率集；S8、完成频率切换后的感知节点和汇聚节点，采用新的主用频率集进行数据传输和组网控制信息传输，采用新的备用频率集进行干扰检测信息传输。
[0013]进一步优选的，在S2中，所述本地干扰检测和周期性频谱探测包括：采用能量检测、匹配滤波或双门限检测，对工作频带内各频点的干扰状态进行检测，若频点被干扰则取值为1，若无干扰则取值为0。
[0014]进一步优选的，在S5中，所述有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组时，所述有限频率集合动态分割的优化目标包括：（1）最大化主用频率集抗干扰容限
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(公式1)式中，为频点集{f1,
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}的抗干扰容限，n为主用频点个数；（2）最大化备用频率集抗干扰容限
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}的抗干扰容限，m为备用频点个数；（3）最小化备用频率集检测概率
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}的检测概率，m为备用频点个数，
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为跟踪式干扰机的工作周期，
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为干扰机的探测干扰占空比，T
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为通信机的脉冲周期，为跳频速率的倒数。
[0015]进一步优选的，在S5中，所述有限频率集合动态分割方法对可用频率集中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法，其特征在于，包括：S1、将感知节点和汇聚节点进行频率集初始化配置；所述频率集初始化配置包括配置主用频率集、备用频率集和未用频率集；选用主用频率集生成第一跳频图案FHp进行数据传输；S2、进行本地干扰检测和周期性频谱探测，获取当前工作频带内各频点的干扰状态；S3、当检测到主用频率及全频带阻塞时，选用备用频率集生成第二跳频图案FHs，进行网络消息隐蔽传输；S4、将所有感知节点的本地感知信息汇聚到汇聚节点进行干扰监测融合，生成可用频率集和不可用频率集；S5、根据干扰监测融合结果，生成干扰决策，采用有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组，分成新的主用频率集、新的备用频率集，以及预留部分频点作为新的未用频率集；S6、汇聚节点采用原备用信道进行干扰决策信息分发，并在组网控制信息分组中指定频率集的切换时刻；S7、各节点在约定的切换时刻同步换频，将原主用频率集切换至新的主用频率集，原备用频率集切换至新的备用频率集；S8、完成频率切换后的感知节点和汇聚节点，采用新的主用频率集进行数据传输和组网控制信息传输，采用新的备用频率集进行干扰检测信息传输。2.根据权利要求1所述的网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法，其特征在于，在S2中，所述本地干扰检测和周期性频谱探测包括：采用能量检测、匹配滤波或双门限检测，对工作频带内各频点的干扰状态进行检测，若频点被干扰则取值为1，若无干扰则取值为0。3.根据权利要求1所述的网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法，其特征在于，在S5中，所述有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组时，所述有限频率集合动态分割的优化目标包括：（1）最大化主用频率集抗干扰容限
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(公式1)式中，为频点集{f1,
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}的抗干扰容限，n为主用频点个数；（2）最大化备用频率集抗干扰容限
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(公式2)式中，为频点集{f1,
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}的抗干扰容限，m为备用频点个数；（3）最小化备用频率集检测概率 (公式3)式中，
Pd
为频点集{f1,
…
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m
}的检测概率，m为备用频点个数，
TJ
为跟踪式干扰机的工作周期，
DL
为干扰机的探测干扰占空比，T
h
为通信机的脉冲周期，为跳频速率的倒数。4.根据权利要求3所述的网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法，其特征在于，在S5中，所述有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组时，所述有限
频率集合动态分割的约束条件采用如下公式4表示；
ꢀꢀ
(公式4)表示主用频率数n和备用频点集m之和小于可用频点数N。5.根据权利要求4所述的网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法，其特征在于，在S5中，所述有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组时，所述有限频率集合动态分割的联合最优化函数采用如下公...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠孝，蔡连超，郑彤，刘荣林，李晓阳，
申请(专利权)人：天津七一二通信广播股份有限公司，
类型：发明
国别省市：