CN114726461B - 多维度跳频通信干扰效果测量方法、装置、平台及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及多维度跳频通信干扰效果测量方法、装置、平台及介质。本发明采集接收方接收的跳频信号数据,按时间顺序进行信号分片并计算每个信号分片的信号能量,逐跳判断信号分片是否含有干扰信号,根据信号分片的信号能量以及是否含有干扰信号的判断结果计算干扰时域覆盖率T1、干扰频域覆盖率T2和干扰能域效能归一化平均值T3,然后加权计算得到干扰综合有效性特征值T。本发明实现了受扰情况的自动分析,相比人工采集记录与手动计算干扰等级方法,降低了成本、避免了操作误差,显著提升了干扰判决的准确率与效率。本发明可从时域、频域、能域等多个维度对跳频信号干扰的效果进行全方位、定量地分析与评估,更有助于通信干扰训练水平的优化提升。
Description
技术领域
本发明属于跳频通信干扰领域,涉及一种多维度跳频通信干扰效果测量方法、装置、平台及计算机可读存储介质。
背景技术
跳频通信因抗干扰、保密性强,成为战术通信中最常用的通信方式,在通信对抗训练中也是常见的通信干扰对象。
现有跳频通信干扰效果评估方法,一是常规人工采集记录与手动计算干扰等级方法,二是采用基于业务通信成功率等应用层面的总体评估方法。前者受人为因素影响,准确度和效率较低,后者虽具备一定的综合性和有效性,但不能对跳频干扰的时域、频域、能域等多层次的细节进行全方位的分析评估。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的问题,实现对跳频通信干扰效果的自动化、全方位、多维度的测量。
为实现上述目的,本发明提供了一种多维度跳频通信干扰效果测量方法,包括步骤:
采集接收方接收的跳频信号数据的步骤S1,所述跳频信号数据包括单跳跳频基带数据流以及每个单跳跳频基带数据流对应的跳频频率;
将采集到的单跳跳频基带数据流,按时间顺序进行信号分片处理并计算每个信号分片的信号能量的步骤S2;
根据计算得到的信号能量逐跳判断所述信号分片是否含有干扰信号的步骤S3;
根据信号分片的信号能量以及是否含有干扰信号的判断结果计算跳频通信干扰的干扰时域覆盖率T 1、干扰频域覆盖率T 2和干扰能域效能归一化平均值T 3的步骤S4,
根据所述跳频通信干扰的干扰时域覆盖率T 1、干扰频域覆盖率T 2和干扰能域效能归一化平均值T 3加权计算干扰综合有效性特征值T的步骤S5,其中,所述干扰综合有效性特征值,用于多维度测量跳频通信干扰的干扰效果, 、 、 分别为时域、频域、能域的加权系数,范围为[0,1]。
本发明还提供了一种多维度跳频通信干扰效果测量装置,包括:
跳频信号采集模块,该模块采集接收方接收的跳频信号数据,所述跳频信号数据包括单跳跳频基带数据流以及每个单跳跳频基带数据流对应的跳频频率;
信号能量计算模块,该模块将采集到的单跳跳频基带数据流,按时间顺序进行信号分片处理并计算每个信号分片的信号能量;
干扰判别模块,该模块根据信号能量计算模块得到的信号能量逐跳判断所述信号分片是否含有干扰信号;
干扰特征值计算模块,该模块根据信号分片的信号能量以及是否含有干扰信号的判断结果计算跳频通信干扰的干扰时域覆盖率T 1、干扰频域覆盖率T 2和干扰能域效能归一化平均值T 3;
干扰有效性特征值计算模块,该模块根据所述跳频通信干扰的干扰时域覆盖率T 1、干扰频域覆盖率T 2和干扰能域效能归一化平均值T 3加权计算干扰综合有效性特征值T;其中,所述干扰综合有效性特征值 ,用于多维度测量跳频通信干扰的干扰效果,、 、 分别为时域、频域、能域的加权系数,范围为[0,1]。
本发明还提供了一种多维度跳频通信干扰效果测量平台,包括:
至少一个处理器;以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行本发明的多维度跳频通信干扰效果测量方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现本发明的多维度跳频通信干扰效果测量方法。
有益效果
本发明实现了自动分析统计受扰情况,相比常规人工采集记录与手动计算干扰等级方法,降低了成本、避免了操作误差,显著提升了干扰判决的准确率与效率。本发明可从时域、频域、能域等多个维度对跳频信号干扰的效果进行全方位、定量地分析与评估,更有助于通信干扰训练水平的优化提升。
附图说明
图1为本发明多维度跳频通信干扰效果测量方法的流程图。
图2为本发明多维度跳频通信干扰效果测量装置的组成框图。
图3为本发明实施例多维度跳频通信干扰效果测量平台的组成原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
为解决现有频通信干扰效果评估方法的不足,实现对跳频通信干扰效果的自动化、全方位、多维度的测量,本发明提供了一种多维度跳频通信干扰效果测量方法。如图1所示,本发明的方法包括:
采集接收方接收的跳频信号数据的步骤S1,所述跳频信号数据包括单跳跳频基带数据流以及每个单跳跳频基带数据流对应的跳频频率;
将采集到的单跳跳频基带数据流,按时间顺序进行信号分片处理并计算每个信号分片的信号能量的步骤S2;
根据计算得到的信号能量逐跳判断所述信号分片是否含有干扰信号的步骤S3;
根据信号分片的信号能量以及是否含有干扰信号的判断结果计算跳频通信干扰的干扰时域覆盖率T 1、干扰频域覆盖率T 2和干扰能域效能归一化平均值T 3的步骤S4,
根据所述跳频通信干扰的干扰时域覆盖率T 1、干扰频域覆盖率T 2和干扰能域效能归一化平均值T 3加权计算干扰综合有效性特征值T的步骤S5。
在本申请的一些实施例的步骤S3中,将每跳跳频信号的各信号分片的信号能量与该跳跳频信号的第一信号分片的信号能量进行比较,当差值超过时域干扰门限时判定相应的信号分片含有干扰信号。
在本申请的一些实施例的步骤S4中,所述干扰时域覆盖率T 1的计算过程是,先分别计算各跳跳频信号的单跳干扰时域覆盖率,再将所有单跳干扰时域覆盖率进行平均得到。
在本申请的一些实施例中,所述单跳干扰时域覆盖率采用单跳跳频信号含有干扰信号的信号分片数除以该单跳跳频信号的信号分片总数得到。
在本申请的一些实施例的步骤S4中,先分别计算各跳跳频信号的单跳干扰时域覆盖率,再根据所述单跳干扰时域覆盖率是否超过频域干扰门限判别单跳跳频信号是否被有效干扰,然后根据所有单跳跳频信号是否被有效干扰的判别结果计算跳频通信干扰的干扰频域覆盖率T 2。
在本申请的一些实施例中,所述干扰频域覆盖率T 2采用被有效干扰的跳频频率数除以接收的跳频信号总频率数得到。
在本申请的一些实施例的步骤S4中,基于步骤S3中得到信号分片是否含有干扰信号的结果,逐跳计算每跳跳频信号的单跳干信比JCR i ,根据单跳干信比JCR i 和能域干扰门限JP h 得到对应的单跳干扰能域效能值T 3i ;用单跳干扰能域效能值T 3i 计算干扰能域效能平均值T 3;其中,
单跳干扰能域效能值T 3i 按以下方式得到:
i=1,2,3,…,表示单跳跳频信号的标识。
实施例1
本实施例1将对本发明的跳频通信干扰效果测量方法进行更详细的说明,本实施例中的度跳频通信干扰效果测量方法包括以下实现步骤:
采集跳频信号数据的步骤S1,该步骤中,待发送方和接收方建立跳频通信的正常同步与业务通信后,逐跳采集接收方收到的跳频信号数据,采集的每跳跳频信号数据包括单跳跳频基带数据流及其对应跳频频率f i ;
其中,跳频频率f i 为采集的第i跳跳频信号的工作频率;基带数据流为持续长度为N个采样点数据,每个采样点数据包括I路和Q路数据,第i跳第j个采样点数据表示为I ij 和Q ij ,其中,i=1,2,3,…,H,表示接收到第i跳信号,共H跳,j=0,1,2,…,N-1,代表某跳信号的第j+1个采样点;
信号分片能量计算的步骤S2,该步骤中,将采集到的单跳跳频基带数据流,按时间顺序进行分片处理,并计算每个分片的信号能量;具体包括步骤:
S21,将每跳N个采样点对应的I路和Q路数据,按时间顺序以连续的M个采样点作为一组信号分片,划分为[N/M]组信号分片,[N/M]表示不超过N/M的最大整数,表示为S ik ,其中k=0,1,2,3,…,[N/M]-1,代表[N/M]组信号分片;其中,信号分片采样点数M值默认为8个样点,也可由用户手动设置;
S22,对第i跳第k组信号分片的M个采样点按如下公式计算信号能量:
干扰信号判别的步骤S3:根据步骤S2中的信号分片能量计算结果,判别信号分片是否含有干扰信号:
S31,确定第i跳信号分片的基准信号能量:根据跟踪干扰针对每跳信号先侦察后干扰的工作方式,认定第1组M组采样点信号不会施加干扰,故取每跳第1组信号分片中M个样点的信号能量P i0 为基准信号能量;
S32,针对第i跳后续第k-1组信号分片,k=1,2,3,4,…[N/M]-1,根据信号分片能量值P ik 与基准能量值P i0 之间的差值(P ik -P i0 ),以及时域干扰门限J h (单位dB),判定该组信号分片是否含干扰信号,具体判定依据为:
若(P ik -P i0 )> J h ,则判定当前第i跳第k组信号分片S ik 为含干扰信号;
若(P ik -P i0 )≤J h ,则判定当前第i跳第k组信号分片S ik 中不含干扰信号;
上述步骤中的时域干扰门限 J h ,充分考虑对通信信号实施有效干扰的能量门限,以及通信信号自身的波形,默认值取10dB;也可根据不同跳频信号类型,手动修正为其他门限值,但取值范围最低不低于8dB,最高不超过20dB。
根据信号分片的信号能量以及是否含有干扰信号的判断结果计算跳频通信干扰的干扰时域覆盖率T 1、干扰频域覆盖率T 2和干扰能域效能归一化平均值T 3的步骤S4,包括:
计算干扰时域覆盖率的步骤S41:首先计算单跳跳频信号的干扰信号时域覆盖率T 1i ,再计算接收到所有跳频信号的平均时域覆盖率T 1,具体包括步骤:
S411,计算第i跳信号时域覆盖率指标T 1i :根据上述步骤中计算的第i跳第k组信号分片S ik 中是否含干扰信号情况,通过含干扰信号信号分片组数占第i跳所有信号分片数的比值,来确定时域覆盖率T 1i ,第i跳的时域覆盖率T 1i 具体计算方法如下:
S412,计算所有跳频信号平均时域覆盖率T 1:取所有跳信号的时域覆盖率T 1i 的算术平均值,作为本次接收的所有跳频信号受干扰的平均时域覆盖率,计算方法为:
计算干扰频域覆盖率的步骤S42,该步骤中,统计每个跳频频率上的受通信干扰情况,第i跳的时域覆盖率T 1i 超过频域干扰门限JT h 的作为判断该跳是否受干扰的门限,判定第i跳是否受到干扰,计算受干扰频率数与接收跳频信号总频率数的比值作为频域覆盖率T 2,具体计算方法为:
上述步骤中,频域干扰门限JT h 与跳频信号跳频速率、侦察干扰时间等相关,默认值为0.3,也可由用户根据具体跳频速率、侦察干扰时间等参数进行设置,设置值的范围不低于0.2,不超过0.8。
计算干扰能域覆盖率的步骤S43:基于步骤S2中统计的每跳信号各信号分片受干扰情况,按跳计算每跳信号的干信比,根据干信比数值计算当前第i跳干扰的有效性值;进而根据各跳信号的干扰有效性值,统计所有跳信号的能域干扰有效性,具体包括步骤:
S431,基于步骤S2中第i跳信号各信号分片受干扰情况,统计第i跳中含干扰信号时间分片的能量平均值,作为该跳干扰信号的平均功率PJ i ;统计第i跳中不含干扰信号时间分片的能量平均值,作为通信信号的平均功率PC i ;
S433,根据第i跳信号的干信比,根据跳频信号抗干扰能力情况,计算第i跳干扰能域效能归一化值T 3i :
S434,根据第i跳信号的能域干扰有效性值T 3i ,计算干扰能域效能归一化平均值T 3,具体计算方法为:
据所述跳频通信干扰的干扰时域覆盖率T 1、干扰频域覆盖率T 2和干扰能域效能归一化平均值T 3加权计算干扰综合有效性特征值T的步骤S5,跳频跟踪干扰的干扰综合有效性特征值T具体计算方法为:
上述 、 、 分别为时域、频域、能域指标的加权平均系数,范围为[0,1];默认可按相同值进行计算,例如。也可根据训练任务的侧重点,由用户进行设置,例如某次训练任务仅考虑时域干扰效果,可设置=1、、 。还可以在一次训练任务中设置多组加权平均系数,或者在多次训练任务中设置同一组加权平均系数,实现跳频通信干扰多维度、多层次、全方位的测量和比较。
除采用上述手动设定门限方法,为保证良好的评判效果,还可采用主客观参照获取加权平均系数。具体为,针对某类型应用场景开展I次(I>2)试验,每次试验中,采用本发明方法中的相应步骤,获取干扰时域覆盖率 (k=1,2,…,I),干扰频域覆盖率 (k=1,2,…,I)、干扰能域效能归一化平均值 (k=1,2,…,I);同时采用专家主观评判方法,获取I次试验的干扰效果的归一化评判分 (k=1,2,…,I), 值的范围为[0,1]。
计算每次试验中,自动评判与手动评判的误差值:
本领域技术人员通过上述说明可知,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品等。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。
实施例2
如图3所示,本发明的多维度跳频通信干扰效果测量装置包括跳频信号信息采集模块、信号能量计算模块、干扰判别模块、扰特征值计算模块和干扰有效性特征值计算模块,其中,
跳频信号采集模块,该模块采集接收方接收的跳频信号数据,所述跳频信号数据包括单跳跳频基带数据流以及每个单跳跳频基带数据流对应的跳频频率。
信号能量计算模块,该模块将采集到的单跳跳频基带数据流,按时间顺序进行信号分片处理并计算每个信号分片的信号能量
干扰判别模块,该模块根据信号能量计算模块得到的信号能量逐跳判断所述信号分片是否含有干扰信号。
干扰特征值计算模块,该模块根据信号分片的信号能量以及是否含有干扰信号的判断结果计算跳频通信干扰的干扰时域覆盖率T1、干扰频域覆盖率T2和干扰能域效能归一化平均值T3。
干扰有效性特征值计算模块,该模块根据所述跳频通信干扰的干扰时域覆盖率T 1、干扰频域覆盖率T 2和干扰能域效能归一化平均值T 3加权计算干扰综合有效性特征值T;其中,所述干扰综合有效性特征值 ,用于多维度测量跳频通信干扰的干扰效果, 、 、 分别为时域、频域、能域的加权系数,范围为[0,1]。
实施例3
如图3所示,本发明实施例3涉及一种多维度跳频通信干扰效果测量平台,包括至少一个处理器,以及与至少一个处理器通信连接的存储器;其中,存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令,指令被至少一个处理器执行,以使至少一个处理器能够执行上述多维度跳频通信干扰效果测量方法。
其中,存储器和处理器采用总线方式连接,总线可以包括任意数量的互联的总线和桥,总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以通过接口将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起,这些都是本领域所公知的。接口在总线和收发机之间提供接口,例如通信接口、用户接口。收发机可以是一个元件,也可以是多个元件,比如多个接收器和发送器,提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输,进一步,天线还接收数据并将数据传送给处理器。
处理器负责管理总线和通常的处理,还可以提供各种功能,包括定时,外围接口,电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。
实施例4
本发明实施例4涉及一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。
本领域技术人员通过上述说明可以理解,实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机,芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括但不限于U盘、移动硬盘、磁性存储器、光学存储器等各种可以存储程序代码的介质。
以上仅为发明的优选实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的思想原则内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种多维度跳频通信干扰效果测量方法,包括步骤:
采集接收方接收的跳频信号数据的步骤S1,所述跳频信号数据包括单跳跳频基带数据流以及每个单跳跳频基带数据流对应的跳频频率;
将采集到的单跳跳频基带数据流,按时间顺序进行信号分片处理并计算每个信号分片的信号能量的步骤S2;
根据计算得到的信号能量逐跳判断所述信号分片是否含有干扰信号的步骤S3;
根据信号分片的信号能量以及是否含有干扰信号的判断结果计算跳频通信干扰的干扰时域覆盖率T 1、干扰频域覆盖率T 2和干扰能域效能归一化平均值T 3的步骤S4,
根据所述跳频通信干扰的干扰时域覆盖率T 1、干扰频域覆盖率T 2和干扰能域效能归一化平均值T 3加权计算干扰综合有效性特征值T的步骤S5,其中,所述干扰综合有效性特征值,用于多维度测量跳频通信干扰的干扰效果,、、分别为时域、频域、能域的加权系数,范围为[0,1];
其中,步骤S3中,将每跳跳频信号各信号分片的信号能量与该跳跳频信号的第一信号分片的信号能量进行比较,当差值超过时域干扰门限时判定相应的信号分片含有干扰信号;
其中,步骤S4中,先分别计算各跳跳频信号的单跳干扰时域覆盖率,再将所有单跳干扰时域覆盖率进行平均得到所述干扰时域覆盖率T 1;其中,所述单跳干扰时域覆盖率采用单跳跳频信号含有干扰信号的信号分片数除以该单跳跳频信号的信号分片总数得到;
其中,步骤S4中,先分别计算各跳跳频信号的单跳干扰时域覆盖率,再根据所述单跳干扰时域覆盖率是否超过频域干扰门限判别单跳跳频信号是否被有效干扰,然后根据所有单跳跳频信号是否被有效干扰的判别结果计算跳频通信干扰的干扰频域覆盖率T 2;其中,所述干扰频域覆盖率T 2采用被有效干扰的跳频频率数除以接收的跳频信号总频率数得到;
其中,步骤S4中,基于步骤S3中得到信号分片是否含有干扰信号的结果,逐跳计算每跳跳频信号的单跳干信比JCR i ,根据单跳干信比JCR i 和能域干扰门限JP h 得到对应的单跳干扰能域效能归一化值T 3i ;用单跳干扰能域效能归一化值T 3i 计算干扰能域效能归一化平均值T 3;其中,
单跳干扰能域效能归一化值T 3i 按以下方式得到:
i=1,2,3,…,表示单跳跳频信号的标识。
2.如权利要求1所述的多维度跳频通信干扰效果测量方法,其中,步骤S2中,信号分片采样点数为8个样点。
3.如权利要求1所述的多维度跳频通信干扰效果测量方法,其中,步骤S3中,时域干扰门限的取值范围不低于8dB,不超过20dB。
4.如权利要求3所述的多维度跳频通信干扰效果测量方法,其中,步骤S3中,时域干扰门限取值为10dB。
5.如权利要求1所述的多维度跳频通信干扰效果测量方法,其中,步骤S4中,频域干扰门限不低于0.2,不超过0.8。
6.如权利要求5所述的多维度跳频通信干扰效果测量方法,其中,步骤S4中,频域干扰门限等于0.3。
9.一种多维度跳频通信干扰效果测量装置,包括:
跳频信号采集模块,该模块采集接收方接收的跳频信号数据,所述跳频信号数据包括单跳跳频基带数据流以及每个单跳跳频基带数据流对应的跳频频率;
信号能量计算模块,该模块将采集到的单跳跳频基带数据流,按时间顺序进行信号分片处理并计算每个信号分片的信号能量;
干扰判别模块,该模块根据信号能量计算模块得到的信号能量逐跳判断所述信号分片是否含有干扰信号;
干扰特征值计算模块,该模块根据信号分片的信号能量以及是否含有干扰信号的判断结果计算跳频通信干扰的干扰时域覆盖率T 1、干扰频域覆盖率T 2和干扰能域效能归一化平均值T 3;
干扰有效性特征值计算模块,该模块根据所述跳频通信干扰的干扰时域覆盖率T 1、干扰频域覆盖率T 2和干扰能域效能归一化平均值T 3加权计算干扰综合有效性特征值T;其中,所述干扰综合有效性特征值,用于多维度测量跳频通信干扰的干扰效果,、、分别为时域、频域、能域的加权系数,范围为[0,1];
其中,干扰判别模块中,将每跳跳频信号各信号分片的信号能量与该跳跳频信号的第一信号分片的信号能量进行比较,当差值超过时域干扰门限时判定相应的信号分片含有干扰信号;
其中,干扰特征值计算模块中,先分别计算各跳跳频信号的单跳干扰时域覆盖率,再将所有单跳干扰时域覆盖率进行平均得到所述干扰时域覆盖率T 1;其中,所述单跳干扰时域覆盖率采用单跳跳频信号含有干扰信号的信号分片数除以该单跳跳频信号的信号分片总数得到;
其中,干扰特征值计算模块中,先分别计算各跳跳频信号的单跳干扰时域覆盖率,再根据所述单跳干扰时域覆盖率是否超过频域干扰门限判别单跳跳频信号是否被有效干扰,然后根据所有单跳跳频信号是否被有效干扰的判别结果计算跳频通信干扰的干扰频域覆盖率T 2;其中,所述干扰频域覆盖率T 2采用被有效干扰的跳频频率数除以接收的跳频信号总频率数得到;
其中,干扰特征值计算模块中,基于干扰判别模块中得到信号分片是否含有干扰信号的结果,逐跳计算每跳跳频信号的单跳干信比JCR i ,根据单跳干信比JCR i 和能域干扰门限JP h 得到对应的单跳干扰能域效能归一化值T 3i ;用单跳干扰能域效能归一化值T 3i 计算干扰能域效能归一化平均值T 3;其中,
单跳干扰能域效能归一化值T 3i 按以下方式得到:
i=1,2,3,…,表示单跳跳频信号的标识。
10.一种多维度跳频通信干扰效果测量平台,包括:
至少一个处理器;以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至8中任一项所述的多维度跳频通信干扰效果测量方法。
11.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的多维度跳频通信干扰效果测量方法。
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