CN111711477B - 基于卫星通信对抗系统的载波干扰系统、方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于卫星通信技术领域，具体涉及基于卫星通信对抗系统的载波干扰系统、方法及装置。所述系统包括：信号处理装置、处理器和上位机；所述信号处理器装置信号连接于处理器；所述处理器分别信号连接于信号处理装置和上位机；所述系统还包括：载波干扰装置；所述载波干扰装置与处理器信号连接，进行载波干扰处理；所述上位机提供给操作人员下发干扰指令、干扰时刻点、干扰时刻点对应的发射功率和长度至处理器；其通过载波干扰对目标通信进行干扰，具有隐蔽性好和干扰效率高的优点。

Description

基于卫星通信对抗系统的载波干扰系统、方法及装置

技术领域

本发明属于卫星通信技术领域，具体涉及基于卫星通信对抗系统的载波干扰系统、方法及装置。

背景技术

卫星通信简单地说就是地球上(包括地面和低层大气中)的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星通信的特点是：通信范围大；只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内，从任何两点之间都可进行通信；不易受陆地灾害的影响(可靠性高)；只要设置地球站电路即可开通(开通电路迅速)；同时可在多处接收，能经济地实现广播、多址通信(多址特点)；电路设置非常灵活，可随时分散过于集中的话务量；同一信道可用于不同方向或不同区间(多址联接)。

在通信领域中，信号是表示消息的物理量，如电信号可以通过幅度、频率、相位的变化来表示不同的消息。干扰是指对有用信号的接收造成损伤。干扰一般由以下两种，串扰：电子学上两条信号线之间的耦合现象。无线电干扰：通过发送无线电信号来降低信噪比的方式，达到破坏通信、阻止广播电台信号的行为。

卫星通信系统包括通信和保障通信的全部设备。一般由空间分系统、通信地球站、跟踪遥测及指令分系统和监控管理分系统等四部分组成。

1.跟踪遥测及指令分系统：跟踪遥测及指令分系统负责对卫星进行跟踪测量，控制其准确进入静止轨道上的指定位置。待卫星正常运行后，要定期对卫星进行轨道位置修正和姿态保持。

2.监控管理分系统：监控管理分系统负责对定点的卫星在业务开通前、后进行通信性能的检测和控制，例如卫星转发器功率、卫星天线增益以及各地球站发射的功率、射频频率和带宽等基本通信参数进行监控，以保证正常通信。

3.空间分系统(通信卫星)：通信卫星主要包括通信系统、遥测指令装置、控制系统和电源装置(包括太阳能电池和蓄电池)等几个部分。通信系统是通信卫星上的主体，它主要包括一个或多个转发器，每个转发器能同时接收和转发多个地球站的信号，从而起到中继站的作用。

4.通信地球站：通信地球站是微波无线电收、发信站，用户通过它接入卫星线路，进行通信。

载波通信(Carrier communication)是基于频分复用技术的电话多路通信体制，属于经典模拟通信的制式。在工程上，一路电话的电信号频谱被限制在300～3400赫的范围；考虑到保护性的频率间隔，一路电话所占的频带宽度为4千赫。因此，根据实用信道的不同频带宽度，就可以在一个信道的频带宽度内复用不同路数的电话信号。例如，架空明线信道典型地可以复用12路电话信号，对称电缆信道典型地可以复用60路电话信号，中同轴电缆信道则可以复用数千路电话信号，等等。从总体上说，通信技术正在大踏步地走向数字化，数字光纤通信、数字卫星通信和数字微波通信系统占有越来越大的比重，模拟的载波通信系统日益收缩。但在一定时期内，载波通信在支线和农村地区仍然会继续发挥作用。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供基于卫星通信对抗系统的载波干扰系统、方法及装置，其通过载波干扰对目标通信进行干扰，具有隐蔽性好和干扰效率高的优点。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

基于卫星通信对抗系统的载波干扰系统，所述系统包括：信号处理装置、处理器和上位机；所述信号处理器装置信号连接于处理器；所述处理器分别信号连接于信号处理装置和上位机；所述系统还包括：载波干扰装置；所述载波干扰装置与处理器信号连接，进行载波干扰处理；所述上位机下发干扰指令、干扰时刻点、干扰时刻点对应的发射功率和干扰指令的长度至处理器；所述处理器根据上位机下发的干扰指令、干扰时刻点、干扰时刻点对应的发射功率和干扰指令的长度，控制信号处理装置和载波干扰装置的运行，完成干扰；所述信号处理装置，进行信号处理的步骤至少包括：采集信号；信号的模数转换；通过信号分析获取主站信令规格和帧计划表；下发帧计划表至处理器；在处理器的控制下，完成帧计划对齐，帧计划对齐具体为将帧计划表中的帧计划时刻信息与突发帧头的时刻点进行比对，并对突发帧头的时刻点进行修正，直至突发帧头的时刻点与帧计划时刻信息完全比对上；所述载波干扰装置进行载波干扰处理的步骤包括：在载波信号上加入干扰信号，得到载波干扰信号；处理器使用载波干扰信号和接收来自信号处理装置下发的帧计划表，完成用户干扰；

进行帧计划对齐的方法依次执行以下步骤：

步骤1：超帧计数器根据超帧周期循环计数；

步骤2：时间戳添加子单元在解调器捕获到突发帧头时，记录当前突发在超帧中的时刻点，同时将记录的值传送给时间戳记录子单元；

步骤3：每个超帧周期结束时，超帧计数器以中断的形式通知处理器；

步骤4：处理器根据收到的超帧中断信号，定时获取时间戳添加子单元记录的突发时刻点；

步骤5：处理器根据获取的突发时刻信息与帧计划的时刻信息进行比较，计算出超帧计数器的偏差时间；

步骤6：处理器下发偏差时间给超帧计数器；

步骤7：超帧计数器根据偏差时间，修正计数器的值；

步骤8：循环步骤2至步骤7，直到超帧计数器与帧计划时刻信息完全比对上。

进一步的，所述载波干扰装置包括：滤波采样单元，用于接收信号解调滤波采样，包括对接收到的信号进行预放大、正交解调、低通滤波及模数转换的过程，从而得到两路正交的基带信号；S₁及SQ；相位幅度计算单元，利用正交信号计算出初始相位及幅度，所述初始相位为：

所述初始幅度为：

相位修正迭代单元，对得到的初始相位进行相位修正迭代运算得到目标相位；干扰信号生成单元，产生干扰信号并调制叠加到接收信号上。

进一步的，所述相位修正迭代单元，对得到的初始相位进行相位修正迭代运算得到目标相位的方法执行以下步骤：将相位幅度计算单元中所得的初始相位

定义为迭代初始相位；加减偏移相位：为生成两个比较量，在所述的相位

上加减θ得到两路信号；将所述的两个比较量分别代入抵消并计算得出相应功率和1与功率和2，同时将两路信号反馈到接收信号中，采集本振频率附近的功率和；比较功率和1与功率和2；产生迭代相位，根据比较结果选择迭代方向，确定目标相位，进行下次迭代。

进一步的，所述干扰信号生成单元，产生干扰信号并调制叠加到接收信号上的方法执行以下步骤：产生两个包含目标相位及幅度信息的正交信号：

及

所述的正交信号经过模数转换器后进行正交调制得到干扰信号，正交调制公式为：

得到的干扰信号为：

进一步的，所述处理器结合产生的干扰信号和接收来自信号处理装置下发的帧计划表，控制信号处理装置，对目标进行干扰。

基于卫星通信对抗系统的载波干扰方法，所述方法执行以下步骤：

步骤S1：进行帧计划提取与下发；

步骤S2：生成干扰信号；

步骤S3：进行帧计划对齐；

步骤S4：进行载波干扰。

进一步的，所述步骤S1：进行帧计划提取与下发的方法依次执行以下步骤：信号处理装置采集主站发送的信号；分析主站信令规格以及帧计划表；下发帧计划表至处理器。

进一步的，步骤S2：生成干扰信号的方法执行以下步骤：接收信号解调滤波采样，包括对接收到的信号进行预放大、正交解调、低通滤波及模数转换的过程，从而得到两路正交的基带信号；S₁及S_Q；利用正交信号计算出初始相位及幅度，所述初始相位为：

所述初始幅度为：

对得到的初始相位进行相位修正迭代运算得到目标相位；产生干扰信号并调制叠加到接收信号上。

基于卫星通信对抗系统的载波干扰装置，所述装置为一种非暂时性的计算机可读存储介质，该存储介质存储了计算指令，其包括：进行帧计划提取与下发的代码段；生成干扰信号的代码段；进行帧计划对齐的代码段；进行用户干扰的代码。

本发明的基于卫星通信对抗系统的载波干扰系统、方法及装置，具有如下有益效果：本发明对载波信号进行干扰信号加工，针对每个用户的突发信号，只干扰独特码以后的载荷信息，使目标网络以为接收不到正确数据是因为信噪比低。具有隐蔽性强，干扰效率高的优点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于卫星通信对抗系统的载波干扰系统的系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的基于卫星通信对抗系统的载波干扰方法的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，基于卫星通信对抗系统的载波干扰系统，所述系统包括：信号处理装置、处理器和上位机；所述信号处理器装置信号连接于处理器；所述处理器分别信号连接于信号处理装置和上位机；所述系统还包括：载波干扰装置；所述载波干扰装置与处理器信号连接，进行载波干扰处理；所述上位机提供给操作人员下发干扰指令、干扰时刻点、干扰时刻点对应的发射功率和干扰指令的长度至处理器的功能；所述处理器根据上位机下发的干扰指令、干扰时刻点、干扰时刻点对应的发射功率和干扰指令的长度，控制信号处理装置和载波干扰装置的运行，完成干扰；所述信号处理装置，进行信号处理的步骤至少包括：采集信号；信号的模数转换；通过信号分析获取主站信令规格和帧计划表；下发帧计划表至处理器；在处理器的控制下，完成帧计划对齐；所述载波干扰装置进行载波干扰处理的步骤包括：在载波信号上加入干扰信号，得到载波干扰信号；处理器使用载波干扰信号和接收来自信号处理装置下发的帧计划表，完成用户干扰。

具体的，本发明借用载波干扰的方法，针对每个用户的突发信号，只干扰独特码以后的载荷信息，使目标网络以为接收不到正确数据是因为信噪比低。具有隐蔽性强，干扰效率高的优点

实施例2

在上一实施例的基础上，所述载波干扰装置包括：滤波采样单元，用于接收信号解调滤波采样，包括对接收到的信号进行预放大、正交解调、低通滤波及模数转换的过程，从而得到两路正交的基带信号；S₁及S_Q；相位幅度计算单元，利用正交信号计算出初始相位及幅度，所述初始相位为：

所述初始幅度为：

相位修正迭代单元，对得到的初始相位进行相位修正迭代运算得到目标相位；干扰信号生成单元，产生干扰信号并调制叠加到接收信号上。

实施例3

在上一实施例的基础上，所述相位修正迭代单元，对得到的初始相位进行相位修正迭代运算得到目标相位的方法执行以下步骤：将相位幅度计算单元中所得的初始相位

定义为迭代初始相位；加减偏移相位：为生成两个比较量，在所述的相位

上加减θ得到两路信号；将所述的两个比较量分别代入抵消并计算得出相应功率和1与功率和2，同时将两路信号反馈到接收信号中，采集本振频率附近的功率和；比较功率和1与功率和2；产生迭代相位，根据比较结果选择迭代方向，确定目标相位，进行下次迭代。

实施例4

在上一实施例的基础上，所述干扰信号生成单元，产生干扰信号并调制叠加到接收信号上的方法执行以下步骤：产生两个包含目标相位及幅度信息的正交信号：

及

所述的正交信号经过模数转换器后进行正交调制得到干扰信号，正交调制公式为：

得到的干扰信号为：

具体的，在通信技术上，载波(carrier wave,carrier signal或carrier)是由振荡器产生并在通讯信道上传输的电波，被调制后用来传送语音或其它信息。载波频率通常比输入信号的频率高，属于高频信号，输入信号调制到一个高频载波上，就好像搭乘了一列高铁或一架飞机一样，然后再被发射和接收。载波是传送信息(话音和数据)的物理基础和承载工具。

实施例5

在上一实施例的基础上，所述处理器结合产生的干扰信号和接收来自信号处理装置下发的帧计划表，控制信号处理装置，对目标进行干扰。

实施例6

基于卫星通信对抗系统的载波干扰方法，所述方法执行以下步骤：

步骤S1：进行帧计划提取与下发；

步骤S2：生成干扰信号；

步骤S3：进行帧计划对齐；

步骤S4：进行载波干扰.

实施例7

在上一实施例的基础上，所述步骤S1：进行帧计划提取与下发的方法依次执行以下步骤：信号处理装置采集主站发送的信号；分析主站信令规格以及帧计划表；下发帧计划表至处理器。

具体的，鉴于MF-TDMA网络载波的组成架构，卫星干扰系统中分为：载波干扰和全网干扰。全网干扰实际上又可以称为全网压制，即：瘫痪对方整个卫星通信网络。全网干扰的方法简单，只需干扰主站发送载波就可以实现对整个MF-TDMA网络的干扰，全网干扰无需考虑不让对方引起怀疑，因为一旦全网受到干扰，必定来自第三方的干扰。载波干扰的方法就相对较难，因为载波干扰时，需要考虑不让用户怀疑自己的通信设备被干扰了。

在载波干扰系统中，我们需要设计一套和对方网络一模一样的小站，因为有了和对方网络相同的解调器时，我们可以计算需要发送的功率，以及时刻点，从而达到载波干扰的目的。由于我们要监测的卫星网络并非我们自己所设计。因此，通常我们需要利用各种信号分析工具提取出信号特征参数，如：独特码、译码规格、扰码规格以及帧计划规格等参数，然后根据这些参数来设计我们的解调设备。

然而载波干扰系统，和全网干扰系统一样，也是很容易让目标怀疑自己的网络被干扰了，因此催生出用户干扰系统。顾名思义，用户干扰是指干扰MF-TDMA系统中的某一个用户，且不能让目标怀疑自己的网络被干扰了。因此，借用载波干扰的方法，只每个用户的突发信号，只干扰独特码以后的载荷信息，使目标网络以为接收不到正确数据是因为信噪比低(可能是云层阻挡、暴雨或其他原因)。

实施例8

在上一实施例的基础上，所述步骤S3：进行帧计划对齐的方法依次执行以下步骤：步骤S3.1：超帧计数器根据超帧周期循环计数；步骤S3.2：时间戳添加子单元在解调器捕获到突发帧头时，记录当前突发在超帧中的时刻点，同时将记录的值传送给时间戳记录子单元；步骤S3.3：每个超帧周期结束时，超帧计数器以中断的形式通知处理器；步骤S3.4：处理器根据收到的超帧中断信号，定时获取时间戳添加子单元记录的突发时刻点；步骤S3.5：处理器根据获取的突发时刻信息与帧计划的时刻信息进行比较，计算出超帧计数器的偏差时间；步骤S3.6：处理器下发偏差时间给超帧计数器；步骤S3.7：超帧计数器根据偏差时间，修正计数器的值；步骤S3.8：循环步骤S3.2至步骤S3.7，直到超帧计数器与帧计划时刻信息完全比对上。

实施例9

在上一实施例的基础上，步骤S2：生成干扰信号的方法执行以下步骤：接收信号解调滤波采样，包括对接收到的信号进行预放大、正交解调、低通滤波及模数转换的过程，从而得到两路正交的基带信号；S₁及SQ；利用正交信号计算出初始相位及幅度，所述初始相位为：

所述初始幅度为：

对得到的初始相位进行相位修正迭代运算得到目标相位；产生干扰信号并调制叠加到接收信号上。

实施例10

基于卫星通信对抗系统的载波干扰装置，所述装置为一种非暂时性的计算机可读存储介质，该存储介质存储了计算指令，其包括：进行帧计划提取与下发的代码段；生成干扰信号的代码段；进行帧计划对齐的代码段；进行用户干扰的代码。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (9)

1.基于卫星通信对抗系统的载波干扰系统，所述系统包括：信号处理装置、处理器和上位机；所述信号处理装置信号连接于处理器；所述处理器分别信号连接于信号处理装置和上位机；其特征在于，所述系统还包括：载波干扰装置；所述载波干扰装置与处理器信号连接，进行载波干扰处理；所述上位机下发干扰指令、干扰时刻点、干扰时刻点对应的发射功率和干扰指令的长度至处理器；所述处理器根据上位机下发的干扰指令、干扰时刻点、干扰时刻点对应的发射功率和干扰指令的长度，控制信号处理装置和载波干扰装置的运行，完成干扰；所述信号处理装置，进行信号处理的步骤至少包括：采集信号；信号的模数转换；通过信号分析获取主站信令规格和帧计划表；下发帧计划表至处理器；在处理器的控制下，完成帧计划对齐，所述载波干扰装置进行载波干扰处理的步骤包括：在载波信号上加入干扰信号，得到载波干扰信号；处理器使用载波干扰信号和接收来自信号处理装置下发的帧计划表，完成用户干扰；

进行帧计划对齐的方法依次执行以下步骤：

步骤1：超帧计数器根据超帧周期循环计数；

步骤2：时间戳添加子单元在解调器捕获到突发帧头时，记录当前突发在超帧中的时刻点，同时将记录的值传送给时间戳记录子单元；

步骤3：每个超帧周期结束时，超帧计数器以中断的形式通知处理器；

步骤4：处理器根据收到的超帧中断信号，定时获取时间戳添加子单元记录的突发时刻点；

步骤5：处理器根据获取的突发时刻信息与帧计划的时刻信息进行比较，计算出超帧计数器的偏差时间；

步骤6：处理器下发偏差时间给超帧计数器；

步骤7：超帧计数器根据偏差时间，修正计数器的值；

步骤8：循环步骤2至步骤7，直到超帧计数器与帧计划时刻信息完全比对上。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述载波干扰装置包括：滤波采样单元，用于接收信号解调滤波采样，包括对接收到的信号进行预放大、正交解调、低通滤波及模数转换的过程，从而得到两路正交的基带信号；S₁及S_Q；相位幅度计算单元，利用正交信号计算出初始相位及幅度，所述初始相位为：

所述初始幅度为：

相位修正迭代单元，对得到的初始相位进行相位修正迭代运算得到目标相位；干扰信号生成单元，产生干扰信号并调制叠加到接收信号上。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述相位修正迭代单元，对得到的初始相位进行相位修正迭代运算得到目标相位的方法执行以下步骤：将相位幅度计算单元中所得的初始相位

定义为迭代初始相位；加减偏移相位：为生成两个比较量，在所述的相位

上加减θ得到两路信号；将所述的两个比较量分别代入抵消并计算得出相应功率和1与功率和2，同时将两路信号反馈到接收信号中，采集本振频率附近的功率和；比较功率和1与功率和2；产生迭代相位，根据比较结果选择迭代方向，确定目标相位，进行下次迭代。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述干扰信号生成单元，产生干扰信号并调制叠加到接收信号上的方法执行以下步骤：产生两个包含目标相位及幅度信息的正交信号：

及

所述的正交信号经过模数转换器后进行正交调制得到干扰信号，正交调制公式为：

得到的干扰信号为：

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述处理器结合产生的干扰信号和接收来自信号处理装置下发的帧计划表，控制信号处理装置，对目标进行干扰。

6.基于权利要求1至5之一所述系统的基于卫星通信对抗系统的载波干扰方法，其特征在于方法执行以下步骤：

步骤S1：进行帧计划提取与下发；

步骤S2：生成干扰信号；

步骤S3：进行帧计划对齐；

步骤S4：进行载波干扰。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S1：进行帧计划提取与下发的方法依次执行以下步骤：信号处理装置采集主站发送的信号；分析主站信令规格以及帧计划表；下发帧计划表至处理器。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤S2：生成干扰信号的方法执行以下步骤：接收信号解调滤波采样，包括对接收到的信号进行预放大、正交解调、低通滤波及模数转换的过程，从而得到两路正交的基带信号；S₁及S_Q；利用正交信号计算出初始相位及幅度，所述初始相位为：

所述初始幅度为：

对得到的初始相位进行相位修正迭代运算得到目标相位；产生干扰信号并调制叠加到接收信号上。

9.基于权利要求6至8之一所述方法的基于卫星通信对抗系统的载波干扰装置，其特征在于，所述装置为一种非暂时性的计算机可读存储介质，该存储介质存储了计算指令，其包括：进行帧计划提取与下发的代码段；生成干扰信号的代码段；进行帧计划对齐的代码段；进行用户干扰的代码段。

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