一种水声扩频通信对抗方法与系统技术方案

本发明专利技术公开一种水声扩频通信对抗系统，包括圆柱形外壳及分别封装在外壳中的浮力调制器、电源、电子设备、换能器；浮力调制器设于外壳内腔的最上方，用于保持系统在水中基本呈竖直状态，并使系统保持在预定深度上；换能器接收水声信号辐射干扰信号，将接收到的信号送入电子设备；电子设备将接收到的目标信号进行数据处理，采集特征值，产生最佳干扰信号。此系统可在对直扩信号准确检测、参数估计和解扩的基础上，采用相干干扰方式，以最小的功率达到有效干扰的目的，克服现有器材的不足和空缺。本发明专利技术还公开一种基于前述系统的水声扩频通信对抗方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水下通信对抗领域，特别涉及一种水声扩频通信对抗方法与系统设计，可以实现直扩信号的截获、参数估计和精确的目标干扰。
技术介绍
目前，常规水声对抗器材主要包括气幕弹、噪声干扰器、声诱饵、噪声模拟器等。如，美国开发的AN/QLB-4型高频干扰器、AN/QLB-6型悬浮式高频回声重发器、AN/QLB-8型潜艇噪声模拟器、AN/QLB-9型自航式声诱饵等。这些水声对抗器材主要是用于诱骗、干扰敌方声纳和声自导鱼雷的探测，从而免受敌方的鱼雷攻击。 近年来，随着水下通信技术的快速发展，潜艇之间、母舰与潜艇之间或其它水下无人作战平台之间的水下通信不断增多，同时在水下航行器监测和导航以及水雷的远程声遥控等领域水下通信技术的应用也在不断增多，因而针对水声通信的对抗技术引起了国内外专家的广泛研究，但是其相应的水声通信对抗器材鲜少问世。直扩信号利用伪随机码扩展频谱并隐藏在噪声功率下，具有良好的隐蔽和抗截获特性，给信号的检测、盲估计和盲解扩带来困难。目前针对直扩信号的干扰主要采用的是高斯白噪声调制的大功率压制式干扰，这种干扰不需要了解太多的目标信号信息，甚至在只知道直扩信号分布频段的基础上就可以进行，但是，这种干扰对自身的声纳系统同样具有干扰作用，使其没有能力对敌方继续进行有效的观测，同时干扰的功率利用率低。基于以上分析，本专利技术人针对现有的通信对抗技术进行研究改进，本案由此产生。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供一种水声扩频通信对抗方法与系统，其可在对直扩信号准确检测、参数估计和解扩的基础上，采用相干干扰方式，以最小的功率达到有效干扰的目的，克服现有器材的不足和空缺。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是一种水声扩频通信对抗系统，包括圆柱形外壳及分别封装在外壳中的浮力调制器、电源、电子设备、换能器；电源包括蓄电池和海水电池两类，其中，蓄电池为电子设备供电,海水电池为浮力调制器和换能器供电；浮力调制器设于外壳内腔的最上方，用于保持系统在水中基本呈竖直状态，并使系统保持在预定深度上；换能器接收水声信号辐射干扰信号，将接收到的信号送入电子设备；电子设备包括侦察模块、控制模块和干扰模块，其中，侦察模块的输入端连接换能器，将接收到的目标信号进行数据处理，采集特征值，送入控制模块；控制模块的输出端连接干扰模块，根据前述特征值控制干扰模块产生最佳干扰信号。一种水声扩频通信对抗方法，包括如下步骤(I)对接收到的信号进行功率谱估计，利用信号谱特征判断目标信号是否存在，若存在，转步骤(2)，若不存在，重复步骤(I)；(2)利用谱特征对载频进行粗估计，然后以估计的载频为中心频率进行带通滤波，得到信号的基带信号；(3)对得到的基带信号利用时域相关检测法再进行扩频信号检测，若目标信号存在，进入步骤(4)，否则返回步骤(I)；(4)对基带信号进行时域相关检测，根据谱特征估计出扩频码周期和信息码速率，然后对自相关函数进行平方处理，对载频再进行一次精估计和估计出扩频码速率，同时进行时间判断，若所述精估计超过规定时间，则采取压制干扰方式对信号进行干扰，若未超过规定时间，进入步骤(5); (5)根据码速率重新采样，以随机值为起点按扩频码周期进行分段以形成连续多个向量，采用特征向量法估计出扩频码序列；(6)若所有扩频信号参数的检测在规定时间内完成，则把得到扩频码调制到干扰信号上去，采用相干检测方式对信号进行精确干扰。采用上述方案后，本专利技术的有益效果在于不同于以往的采用高斯白噪声调制的大功率压制式干扰器，提供压制式干扰和相干式干扰两种方式，设置信号检测时间门限，根据规定时间内已获得的信号参数情况，机动灵活地选择干扰方式，提高了干扰效果的同时，不影响检测的效率。附图说明图1是本专利技术水声扩频通信对抗系统的结构示意图；图2是本专利技术水声扩频通信对抗系统中电子设备的整体架构图；图3是图3是本专利技术水声扩频通信对抗系统的功能原理图；图4是本专利技术水声扩频通信对抗系统方法的流程图；图5是本专利技术水声扩频通信对抗系统的电路示意图。具体实施例方式以下将结合附图，对本专利技术的技术方案及有益效果进行详细说明。首先配合图1所示，本专利技术提供一种水声扩频通信对抗系统，包括圆柱形外壳及分别封装在外壳中的浮力调制器、电源、电子设备、换能器，下面分别介绍。换能器作为能量转换器件，用于进行声电信号转换，其作用是接收水声信号辐射干扰信号，可以采用收发合置的换能器，也可以采用收发分离的换能器，本实施例中采用收发各一个换能器，从而实现系统收发同步。电源包括蓄电池和海水电池两类，其中，海水电池用于为浮力调制器和换能器提供能源，保持系统持续工作，而蓄电池用于为电子设备提供工作时所需的电源，配合图5所示，所述蓄电池包括两个电源模块，电源模块I负责电子设备中侦察模块的供电，电源模块2负责干扰模块和控制模块的供电，蓄电池是非连续工作的，是最主要的能量损耗元件。浮力调制器设于外壳内腔的最上方，位于其余部件的最顶端，主要作用是保持系统在水中基本呈竖直状态，并使系统保持在预定深度上。电子设备是本专利技术对抗系统的核心，用于对接收到的信号进行相关的数据处理，提取目标信号信息，产生相干干扰信号并进行放大。配合图2所示，所述电子设备包括侦察模块、控制模块和干扰模块。侦察模块用于对接收到的来自换能器的目标信号进行数据处理，采集目标信号中有用的特征值，为高效精确干扰提供参数支持。所述的侦察模块包括前置信号处理电路、A/D转换电路以及缓存Flash、DSP处理器、CPLD、SRAM等，其中，前置信号处理电路对接收到的目标信号进行信号放大、窄带滤波等预处理;A/D转换电路按照给定采样率进行模数转换，缓存Flash对数字信号进行缓存；DSP处理器按照侦察算法对信号进行运算和处理，CPLD进行数据流控制，缓存于Flash的换能器采集的数据可以通过CPLD存储于SRAM，以便DSP处理器在下一个周期进行处理；同时DSP处理器处理的信息，也可以通过CPLD中转至SRAM存储。 干扰模块用于根据控制模块提供的干扰决策，产生最佳干扰信号。所述的干扰模块包括功率放大器、D/A转换电路、DDS和DSP处理器，其中，DDS是直接数字式频率合成器，可以产生常见的单调制信号、白噪声等干扰样式，也能产生常见的FSK、PSK等调制信号，美国Analog Devices公司的DDS芯片AD9852是高度集成化的芯片，能产生和输出高稳定度的频率、相位、可编程的正弦、余弦信号。工作时，DDS根据DSP处理器调用对应软件，设置AD9852的频率控制字和相位控制字，产生需要的干扰信号。控制模块用于根据侦察模块提供的目标信号参数，分析并形成干扰决策，同时还负责整个装置的工作，控制目标信号的收发和装置深度。所述的控制模块主要包括MCU和DSP处理器，MCU是微控制单元，对整个装置的工作进行控制，主要包括数据处理的控制、数据存储的控制和时钟控制。其中，DSP处理器是设备的中枢，侦察模块、控制模块、干扰模块三个模块共用同一个DSP处理器，几乎所有的数据和指令都需要经过DSP处理器进行处理和调度。DSP处理器芯片的选用需要考虑两个方面的性能，一方面是运算能力和并行处理能力，需要选用运算能力强且具有并行处理能力的DSP芯片。另一方面是低功耗能力，作为电池供电且长期无补给的设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水声扩频通信对抗系统，其特征在于：包括圆柱形外壳及分别封装在外壳中的浮力调制器、电源、电子设备、换能器；电源包括蓄电池和海水电池，其中，蓄电池为电子设备供电，海水电池为浮力调制器和换能器供电；浮力调制器设于外壳内腔的最上方，用于保持系统在水中基本呈竖直状态，并使系统保持在预定深度上；换能器接收水声信号辐射干扰信号，将接收到的信号送入电子设备；电子设备包括侦察模块、控制模块和干扰模块，其中，侦察模块的输入端连接换能器，将接收到的目标信号进行数据处理，采集特征值，送入控制模块；控制模块的输出端连接干扰模块，根据前述特征值控制干扰模块产生最佳干扰信号。

【技术特征摘要】
1.一种水声扩频通信对抗系统，其特征在于包括圆柱形外壳及分别封装在外壳中的浮力调制器、电源、电子设备、换能器； 电源包括蓄电池和海水电池，其中，蓄电池为电子设备供电，海水电池为浮力调制器和换能器供电； 浮力调制器设于外壳内腔的最上方，用于保持系统在水中基本呈竖直状态，并使系统保持在预定深度上； 换能器接收水声信号辐射干扰信号，将接收到的信号送入电子设备； 电子设备包括侦察模块、控制模块和干扰模块，其中，侦察模块的输入端连接换能器，将接收到的目标信号进行数据处理，采集特征值，送入控制模块； 控制模块的输出端连接干扰模块，根据前述特征值控制干扰模块产生最佳干扰信号。2.一种基于如权利要求1所述的一种水声扩频通信对抗系统的对抗方法，其特征在于包括如下步骤 (1)对接收到的信号进行功率谱估计，利用信号谱特征判断目标信号是否存在，若存在，转...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彪，孙晓雯，曾庆军，朱志宇，刘利，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：