CN108306656B - 干扰基带信号设计及无人飞行器遥控链路碰撞干扰方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种干扰基带信号设计及无人飞行器遥控链路碰撞干扰方法，步骤1，根据无人飞行器遥控链路调整方式的不同进行干扰基带信号的设计；步骤2，根据步骤1设计干扰基带信号，确定干扰频点数；步骤3，根据干扰频点数，确定干扰跳速范围。本发明在干扰方掌握了目标遥控链路跳速之后，以获取到的跳频频率子集跳变范围，使布设在跳频频点上的信号在频率子集中以一个更高的跳速随飞行器跳变，对遥控链路的跳频频点进行碰撞式的干扰，实现对整个跳频频率子集中的遥控信号频点覆盖的目的，因而这种干扰方式能够在干扰频点数小于固定分布式拦阻干扰的情况下达到同样效果。

Description

干扰基带信号设计及无人飞行器遥控链路碰撞干扰方法
技术领域
本发明属于无人飞行器领域，具体涉及一种干扰基带信号设计及无人飞行器遥控链路碰撞干扰方法。
背景技术
“低小慢”无人飞行器遥控系统一般工作于2.4G ISM频段，采用FH/GFSK或FH/DSSS扩频调制手段，由于其所使用的通信频点在不断跳变，使用全频段拦阻式干扰会造成较大的功率浪费。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种干扰基带信号设计及无人飞行器遥控链路碰撞干扰方法，根据目标遥控链路每一跳的频点信息设置带宽较窄的“干扰梳”，并在频域上随时间跳变的干扰频率跳变的干扰。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种干扰基带信号的设计方法，包括以下步骤：
针对无人飞行器遥控链路调制方式的不同，进行干扰基带的设计；
若无人飞行器的遥控链路为FH/DSSS调制方式时，干扰基带信号J(t)为：
J(t)＝Ac(t)cos(2πf0t+θm) (1)
式(1)中，t为干扰时间，A为干扰信号幅值，f0为载波频率，θm为载波初相位，c(t)是长度为N的伪随飞行器序列，其中Rc为码速率，表示长度为N的伪随飞行器序列c(t)中的参数；N为无人飞行器的遥控链路射频端中心频点的总数；
若无人飞行器的遥控链路为FH/GFSK调制方式时，干扰基带信号J(t)为：
式(2)中，u(t)为零均值高斯白噪声信号，Vm为干扰信号幅值，ω0为干扰信号初始角频率，t为干扰时间，Kf为调制指数。
若无人飞行器的遥控链路无法确定时，选择带限高斯白噪声作为干扰基带信号。
进一步地，所述码速率Rc的自相关函数为：
式(3)中，N为无人飞行器的遥控链路射频端中心频点的总数；τ为延迟时间。
进一步地，零均值高斯白噪声信号u(t)的幅值的概率密度分布函数PG(z)为：
式(4)中，z为灰度系数，σ为标准差。
进一步地，带限高斯白噪声的幅值的概率密度函数PG(z)为：
式(5)中，z为灰度系数，σ为标准差，μ为均值。
本发明还提供了一种无人飞行器遥控链路的碰撞干扰方法，包括以下步骤：
步骤1，根据权利要求1至4任一项所述的干扰基带信号的设计方法进行干扰基带信号的设计；
步骤2，根据步骤1设计干扰基带信号，确定干扰频点数；
步骤3，根据干扰频点数，确定干扰跳速范围。
进一步地，根据式(6)确定干扰频点数M：
M＝NPePe0(J0) (6)
式中，N为无人飞行器的遥控链路射频端中心频点的总数；Pe为期望误码率；Pe0(J0)为单个干扰信号对遥控信号基带的误码率，Eb表示遥控信号每比特数据的能量，取值范围为(-5～-15)dBmW/Hz；N0表示环境噪声带来的功率谱密度，取值范围为(-100～-60)dBmW/Hz；J0表示干扰信号落在跳频频点处的平均功率谱密度，取值范围为(-60～10)dBmW/Hz；其中P为干扰总功率，WJ为干扰基带带宽；
其中，
进一步地，所述干扰跳速RJ的范围满足式(7)：
其中，M为干扰频点数；N为无人飞行器的遥控链路射频端中心频点的总数；Rh为无人飞行器的跳频速率；Ba为码元速率。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明在干扰方掌握了目标遥控链路跳速之后，以获取到的跳频频率子集跳变范围，使布设在跳频频点上的信号在频率子集中以一个更高的跳速随飞行器跳变，对遥控链路的跳频频点进行碰撞式的干扰，实现对整个跳频频率子集中的遥控信号频点覆盖的目的，因而这种干扰方式能够在干扰频点数小于固定分布式拦阻干扰的情况下达到同样效果。该干扰方式主要包括干扰基带样式、碰撞速率、干扰梳数目的确定。
附图说明
图1为本发明方法在多碰撞效率干扰效能仿真结构示意图；
图2为梳状干扰最低干信比的示意图。
以下结合附图对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例给出一种干扰基带信号的设计方法，包括：
针对无人飞行器遥控链路调制方式的不同，进行干扰基带的设计；
若无人飞行器的遥控链路为FH/DSSS调制方式时，干扰基带信号J(t)为：
J(t)＝Ac(t)cos(2πf0t+θm) (1)
式(1)中，t为干扰时间，A为干扰信号幅值信号幅值，f0为载波频率，θm为载波初相位，c(t)是长度为N的伪随飞行器序列，其中Rc为码速率，表示长度为N的伪随飞行器序列c(t)中的参数；N为无人飞行器的遥控链路射频端中心频点的总数；
所述码速率Rc的自相关函数为：
式(3)中，N为无人飞行器的遥控链路射频端中心频点的总数；τ为延迟时间；
若无人飞行器的遥控链路为FH/GFSK调制方式时，干扰基带信号J(t)为：
式(2)中，u(t)为零均值高斯白噪声信号，Vm为干扰信号幅值，ω0为干扰信号初始角频率，t为干扰时间，Kf为调制指数。
零均值高斯白噪声信号u(t)的幅值的概率密度分布函数PG(z)为：
式(4)中，z为灰度系数，σ为标准差。
若无人飞行器的遥控链路无法确定时，选择带限高斯白噪声作为干扰基带信号。
带限高斯白噪声的幅值的概率密度函数PG(z)为：
式(5)中，z为灰度系数，σ为标准差，μ为均值。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，提供了无人飞行器遥控链路的碰撞干扰方法，包括以下步骤：
步骤1，根据实施例1所述的干扰基带信号的设计方法进行干扰基带信号的设计；
步骤2，根据步骤1设计干扰基带信号，确定干扰频点数；
根据式(6)确定干扰频点数M：
M＝NPePe0(J0) (6)
式中，N为无人飞行器的遥控链路射频端中心频点的总数；Pe为期望误码率；Pe0(J0)为单个干扰信号对遥控信号基带的误码率，Eb表示遥控信号每比特数据的能量，取值范围为(-5～-15)dBmW/Hz；N0表示环境噪声带来的功率谱密度，取值范围为(-100～-60)dBmW/Hz；J0表示干扰信号落在跳频频点处的平均功率谱密度，取值范围为(-60～10)dBmW/Hz；其中P为干扰总功率，WJ为干扰基带带宽；
其中，
步骤3，根据干扰频点数，通过式(7)确定干扰跳速范围。
干扰跳速RJ的范围满足：
其中，M为干扰频点数；N为无人飞行器的遥控链路射频端中心频点的总数；Rh为无人飞行器的跳频速率；Ba为码元速率。
实验结果分析：
通过在以FH/GFSK为调制方式的跳频链路中，加入20个频率随机跳变的带宽为1Mhz的高斯白噪声窄带干扰信号对其进行干扰，并不断改变干扰信号的跳变速率以测试干扰效果，由于该仿真链路频点数为83，数据传输速率为1Mbit/s，根据式(7)可计算出其合理碰撞速率倍数应在6～12之间，仿真结果如图1所示。
从图1中可以看出，受碰撞速率的影响，碰撞式干扰效能随速率变化而变化。在该链路中，过高或过低的碰撞速率下干扰效能都较差，当碰撞速率为10倍跳频速率时，其具有最佳的干扰效能，从而验证了以上分析的正确性。
干扰效果实验过程及结果：
①接通遥控发射机及接收机电源，开启示波器，观察示波器显示的PWM波形；
②开启功率计，对遥控通信信号功率进行测量，记其值为PR；
③关闭遥控发射机及接收机电源，开启遥控干扰系统，将射频功放放大倍数设置为0dB，正确设置干扰信号参数后发射干扰信号；
④开启功率计，对干扰信号带内功率进行测量，记其值为PJ0；
⑤切断干扰信号源，接通遥控发射机及接收机电源，开启示波器观测遥控发射机连接状态；
⑥待遥控接收机建立稳定连接后，开启干扰信号源并调节功放大小。使用功率粗调节旋钮，当观测到接收机失联后，调节功放精调节旋钮，使接收机位于不稳定连接状态，关闭遥控发射机，对干扰信号带内功率进行测量，计为Pz。
⑦改变干扰信号样式，重复步骤(3)-(6)可得到不同干扰样式干扰效能。
所得结果如图2所示，本发明提供的干扰方法效能明显优于宽带拦阻干扰与同类型扫频、碰撞式干扰。

Claims (6)

1.一种干扰基带信号的设计方法，其特征在于，针对无人飞行器遥控链路调制方式的不同，进行干扰基带信号的设计，包括：
若无人飞行器的遥控链路为FH/DSSS调制方式时，干扰基带信号J(t)为：
J(t)＝Ac(t)cos(2πf0t+θm) (1)
式(1)中，t为干扰时间，A为干扰信号幅值，f0为载波频率，θm为载波初相位，c(t)是长度为N的伪随飞行器序列；N为无人飞行器的遥控链路射频端中心频点的总数；
若无人飞行器的遥控链路为FH/GFSK调制方式时，干扰基带信号J(t)为：
式(2)中，u(t)为零均值高斯白噪声信号，Vm为干扰信号幅值，ω0为干扰信号初始角频率，t为干扰时间，Kf为调制指数；
若无人飞行器的遥控链路无法确定时，选择带限高斯白噪声作为干扰基带信号。
2.如权利要求1所述的干扰基带信号的设计方法，其特征在于，零均值高斯白噪声信号u(t)的幅值的概率密度分布函数pG(z)为：
式(4)中，z为灰度系数，σ为标准差。
3.如权利要求1所述的干扰基带信号的设计方法，其特征在于，带限高斯白噪声的幅值的概率密度函数pG(z)为：
式(5)中，z为灰度系数，σ为标准差，μ为均值。
4.一种无人飞行器遥控链路的碰撞干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，根据权利要求1 至 3 任一项所述的干扰基带信号的设计方法进行干扰基带信号的设计；
步骤2，根据步骤1设计干扰基带信号，确定干扰频点数；
步骤3，根据干扰频点数，确定干扰跳速RJ范围。
5.如权利要求4所述的无人飞行器遥控链路的碰撞干扰方法，其特征在于，根据式(6)确定干扰频点数M：
M＝NPePe0(J0) (6)
式中，N为无人飞行器的遥控链路射频端中心频点的总数；Pe为期望误码率；Pe0(J0)为单个干扰信号对遥控信号基带的误码率，Eb表示遥控信号每比特数据的能量，取值范围为(-5～-15)dBmW/Hz；N0表示环境噪声带来的功率谱密度，取值范围为(-100～-60)dBmW/Hz- ；J0表示干扰信号落在跳频频点处的平均功率谱密度，取值范围为(-60～10)dBmW/Hz- ；其中P为干扰总功率，WJ为干扰基带带宽；
其中，
6.如权利要求4所述的无人飞行器遥控链路的碰撞干扰方法，其特征在于，所述干扰跳速RJ的范围满足式(7)：
其中，M为干扰频点数；N为无人飞行器的遥控链路射频端中心频点的总数；Rh为无人飞行器的跳频速率；Ba为码元速率。
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