CN115378463A - 用于变周期跳频通信的跳频同步方法、装置和介质 - Google Patents

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CN115378463A CN202211299572.5A CN202211299572A CN115378463A CN 115378463 A CN115378463 A CN 115378463A CN 202211299572 A CN202211299572 A CN 202211299572A CN 115378463 A CN115378463 A CN 115378463A
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Abstract

本发明属于跳频通信领域,公开了用于变周期跳频通信的跳频同步方法、装置和介质。本发明采用统一的时间基准,实现跳频通信终端的跳频周期可变并且同步,包括跳频时间计数同步步骤,确定时帧计算起始TOD周期步骤,生成跳频周期随机数组步骤,生成跳频频率序号随机数组步骤,确定时帧
Figure 945868DEST_PATH_IMAGE001
内的跳频频率及该跳频频率持续的TOD周期数步骤。本发明通过收发频率生成算法流程设计,可使跳频通信收发双方快速进入同步可变周期跳频处理;具有跳频信号周期时域特征不明显、不易被侦察识别的特点,此外,本发明专利整体流程简便、易于在硬件设备中实现,使通信设备在战场复杂电磁环境具有更好的适应性。

Description

用于变周期跳频通信的跳频同步方法、装置和介质
技术领域
本发明属于跳频通信领域,具体涉及用于变周期跳频通信的跳频同步方法、装置和计算机可读存储介质。
背景技术
跳频通信是现代抗干扰通信的重要方式,在军民用通信领域广泛应用。常规跳频通信系统采用固定跳频周期
Figure 289149DEST_PATH_IMAGE001
或固定跳速H的通信技术体制(其中,跳频周期
Figure 909968DEST_PATH_IMAGE001
为每个跳频频率的持续时间,跳速H为跳频周期的倒数,H=1/
Figure 147045DEST_PATH_IMAGE001
);该通信体制下,每个跳频频率点通信信号驻留时间相同,且每秒时间内包含的跳频频率数相同。
跳频通信采用固定跳频周期/跳速,其通信信号在时域呈现出明显的周期性特征,常被电磁频谱监测或通信信号侦察设备用作跳频信号侦察干扰的重要特征。例如吉林大学的发明专利“一种跳频信号特征提取与参数估计方法”(专利号ZL202110258849.9),东南大学的发明专利“一种跳周期和起跳时间估计方法”(专利号ZL201410001313.9),郑州大学的发明专利“一种网台跳频信号分选方法”(专利号ZL202110480257.1)等发明专利,均基于跳频信号固定跳频周期参数的时域特征,分别采用不同方法进行跳频周期等参数估计,以进一步区分不同的跳频信号。
现有频谱监测、通信信号侦察设备和软件中也常利用跳频信号的跳频周期性特征进行检测与识别,区分不同类型的跳频信号或进行跳频网台分选,以固定跳频周期或跳速作为跳频通信目标识别的重点特征。
湖北湛青科技股份有限公司发明专利“跳速相关、间隔相关变速跳频通信方法”(专利号ZL201110069190.9),公开了一种发射部分采用不同跳速、不同跳频间隔代表不同数据信息的跳频通信方法,具有不用特意躲避干扰、同步时间更短等特点,但该方法中接收方同时驻守相邻两个跳频频率,仅适用于跳频频率数较少、且跳频图案较简单且预知的跳频通信场景。
发明内容
针对背景技术中存在的问题,本发明的发明目的在于解决固定跳频周期的信号体制易于被侦察识别的问题,并且具有实现简单、适用性好、抗侦察截获能力强等特点,在战场复杂电磁环境条件下具有较好的适应性。
为实现上述目的,本发明提供了一种用于变周期跳频通信的跳频同步方法,其中,跳频周期
Figure 514442DEST_PATH_IMAGE001
的变化范围是
Figure 35422DEST_PATH_IMAGE002
Figure 830071DEST_PATH_IMAGE003
Figure 820024DEST_PATH_IMAGE004
分别是跳频周期
Figure 525199DEST_PATH_IMAGE001
的下限和上限,
Figure 900686DEST_PATH_IMAGE005
,最短跳频周期
Figure 413707DEST_PATH_IMAGE006
Figure 671382DEST_PATH_IMAGE003
,跳频周期第一系数
Figure 662472DEST_PATH_IMAGE007
取不小于
Figure 892465DEST_PATH_IMAGE008
的最小整数,即=
Figure 310808DEST_PATH_IMAGE009
,最长跳频周期
Figure 52849DEST_PATH_IMAGE010
,并且,所述同步方法包括步骤:
跳频时间计数同步的步骤S100;该步骤中,完成跳频通信终端跳频时间计数的初始值同步和计数时间步长同步,所述跳频通信终端包括跳频通信发送终端和跳频通信接收端,所述初始值是跳频时间计数的起始数值,所述计数时间步长是跳频时间计数每递增1的单位时间长度,称为TOD周期,TOD周期等于最短跳频周期
Figure 300159DEST_PATH_IMAGE006
确定时帧计算起始TOD周期的步骤S200;其中,所述时帧包括N个TOD周期,
Figure 197708DEST_PATH_IMAGE011
,第i个时帧
Figure 36220DEST_PATH_IMAGE012
表示为
Figure 222482DEST_PATH_IMAGE013
{
Figure 70221DEST_PATH_IMAGE014
},
Figure 556697DEST_PATH_IMAGE015
为时帧
Figure 37882DEST_PATH_IMAGE016
起始TOD周期的计数值,
Figure 491866DEST_PATH_IMAGE017
=0,
Figure 894028DEST_PATH_IMAGE018
是取模运算符,时帧
Figure 687541DEST_PATH_IMAGE019
Figure 149746DEST_PATH_IMAGE020
个TOD周期的计数值
Figure 91026DEST_PATH_IMAGE021
;所述确定时帧计算起始TOD周期是跳频通信终端确定第1个时帧
Figure 215321DEST_PATH_IMAGE022
的第1个TOD周期的跳频时间计数的计数值
Figure 941969DEST_PATH_IMAGE023
生成跳频周期随机数组的步骤S300,该步骤中,先计算时帧
Figure 558764DEST_PATH_IMAGE012
Figure 675756DEST_PATH_IMAGE020
个TOD周期的第一初值
Figure 403409DEST_PATH_IMAGE024
Figure 250142DEST_PATH_IMAGE025
是正整数,然后以通信密钥Key对所述第一初值
Figure 772259DEST_PATH_IMAGE026
作为输入,采用第一非线性变换方法得到随机种子
Figure 438864DEST_PATH_IMAGE027
,再采用随机种子
Figure 707559DEST_PATH_IMAGE027
作为第一伪随机数生成算法的种子生成随机数
Figure 143219DEST_PATH_IMAGE028
,
Figure 836238DEST_PATH_IMAGE029
个随机数
Figure 708248DEST_PATH_IMAGE028
构成随机数组
Figure 528436DEST_PATH_IMAGE030
,该随机数组
Figure 67871DEST_PATH_IMAGE031
的前
Figure 151364DEST_PATH_IMAGE032
个随机数
Figure 62337DEST_PATH_IMAGE028
相对跳频周期第一系数
Figure 420637DEST_PATH_IMAGE007
取模值后,得到跳频周期随机数组
Figure 80157DEST_PATH_IMAGE033
,其中随机值数组
Figure 865711DEST_PATH_IMAGE034
的元素个数
Figure 977892DEST_PATH_IMAGE032
值取满足
Figure 139883DEST_PATH_IMAGE035
的最小整数;
生成跳频频率序号随机数组的步骤S400,该步骤中,先计算时帧
Figure 857172DEST_PATH_IMAGE012
Figure 331403DEST_PATH_IMAGE032
个TOD周期的第二初值
Figure 681613DEST_PATH_IMAGE036
Figure 630984DEST_PATH_IMAGE037
为正整数,然后以通信密钥Key和所述第二初值
Figure 15829DEST_PATH_IMAGE038
作为输入,采用的第二非线性变换方法计算后得到随机种子
Figure 392452DEST_PATH_IMAGE039
,再采用随机种子
Figure 229958DEST_PATH_IMAGE039
作为第二伪随机数生成算法的种子生成随机数
Figure 248599DEST_PATH_IMAGE040
Figure 222371DEST_PATH_IMAGE032
个随机数
Figure 32545DEST_PATH_IMAGE040
相对跳频频率集的频率数Q取模,计算得到跳频频率序号随机数组
Figure 357347DEST_PATH_IMAGE041
确定时帧
Figure 648520DEST_PATH_IMAGE012
内的跳频频率及该跳频频率持续的TOD周期数的步骤S500;该步骤中,跳频频率及该跳频频率持续的TOD周期数,以时帧为基本单位进行计算,根据得到的跳频频率序号随机数组
Figure 742378DEST_PATH_IMAGE042
与跳频周期随机数组
Figure 726384DEST_PATH_IMAGE034
,计算时帧
Figure 272903DEST_PATH_IMAGE012
内每个TOD周期的跳频频率及每个跳频频率的持续时间,该步骤包括:
确定时帧
Figure 633346DEST_PATH_IMAGE012
内每个TOD周期对应的跳频频率序号
Figure 784972DEST_PATH_IMAGE043
的步骤S510,其中,时帧
Figure 208388DEST_PATH_IMAGE012
Figure 242203DEST_PATH_IMAGE020
个TOD周期的跳频频率序号
Figure 875179DEST_PATH_IMAGE043
采用以下公式计算得到,
Figure 943629DEST_PATH_IMAGE044
确定时帧
Figure 472699DEST_PATH_IMAGE012
每个TOD周期对应的跳频频率的步骤S520;该步骤中,通过时帧
Figure 243078DEST_PATH_IMAGE012
Figure 430477DEST_PATH_IMAGE020
个TOD周期的跳频频率序号
Figure 599771DEST_PATH_IMAGE043
查询跳频频率集选择序号为
Figure 847213DEST_PATH_IMAGE043
的频率值
Figure 104888DEST_PATH_IMAGE045
,作为时帧
Figure 361557DEST_PATH_IMAGE019
Figure 388287DEST_PATH_IMAGE020
个TOD周期
Figure 806630DEST_PATH_IMAGE046
的跳频频率;
步骤S510和步骤S520完成后得到时帧
Figure 286022DEST_PATH_IMAGE012
内的跳频频率及该跳频频率持续的TOD周期数。
进一步地,在跳频时间计数同步的步骤S100中,采用外同步方法或者自同步方法对跳频时间计数的初始值进行同步;
采用外同步方法时,跳频通信终端采用北斗或GPS授时获取当前时间
Figure 80803DEST_PATH_IMAGE047
,用当前时间除以最短跳频周期
Figure 964970DEST_PATH_IMAGE006
的商向上取整,作为其跳频时间计数的初始值,并按照最短跳频周期
Figure 757476DEST_PATH_IMAGE006
为基本单位进行计数,所述跳频时间计数的初始值记为
Figure 989744DEST_PATH_IMAGE048
,即
Figure 322636DEST_PATH_IMAGE049
,其中“
Figure 58380DEST_PATH_IMAGE050
”表示不小于
Figure 349684DEST_PATH_IMAGE051
的最小整数;
采用自同步方法时,在跳频通信终端中任意选则其中之一作为主台,其余的为属台;主台时间通过北斗或GPS授时或手动设置,主台用当前时间
Figure 538088DEST_PATH_IMAGE047
除以最短跳频周期
Figure 409092DEST_PATH_IMAGE006
得到的模值,作为其跳频时间计数的初始值并按照最短跳频周期
Figure 527571DEST_PATH_IMAGE006
为基本单位进行计数;设置好的主台时间作为所有跳频通信终端的时间基准,主台按照预设的固定频率向属台发送时间基准广播,所述时间基准广播携带主台当前时间信息或者当前跳频时间计数的计数值,属台接收时间基准广播后,使属台跳频时间计数的计数值与主台跳频时间计数的计数值一致,并按照最短跳频周期
Figure 724198DEST_PATH_IMAGE006
为基本单位进行同步计数。
进一步地,在跳频时间计数同步的步骤S100中,计数时间步长同步是设定所有跳频通信终端的跳频时间计数都按照最短跳频周期
Figure 603161DEST_PATH_IMAGE006
进行递增计数实现,跳频通信终端的跳频计数使用采样频率
Figure 792702DEST_PATH_IMAGE052
的采样时钟对最短跳频周期
Figure 253771DEST_PATH_IMAGE006
进行采样计时,
Figure 870566DEST_PATH_IMAGE053
,每计数
Figure 49874DEST_PATH_IMAGE054
个采样点时对应跳频时间计数的计数递增1。
进一步地,所有跳频通信终端的跳频计数使用相同频率
Figure 780457DEST_PATH_IMAGE052
的采样时钟。
进一步地,在确定时帧计算起始TOD周期的步骤S200中,跳频通信终端完成跳频计数同步时,跳频时间计数的TOD周期计数值为
Figure 96032DEST_PATH_IMAGE055
,如果
Figure 883729DEST_PATH_IMAGE056
,第1个时帧
Figure 284754DEST_PATH_IMAGE022
的第1个TOD周期的计数值
Figure 816098DEST_PATH_IMAGE023
设置为
Figure 455021DEST_PATH_IMAGE057
,相应地跳频通信终端进行跳频通信的起始TOD周期为
Figure 944777DEST_PATH_IMAGE057
;或者,第1个时帧
Figure 98678DEST_PATH_IMAGE022
的第1个TOD周期的计数值
Figure 391904DEST_PATH_IMAGE023
设置为
Figure 682071DEST_PATH_IMAGE058
,相应地跳频通信终端进行跳频通信的起始TOD周期为
Figure 545991DEST_PATH_IMAGE058
进一步地,N等于
Figure 187188DEST_PATH_IMAGE059
Figure 60335DEST_PATH_IMAGE060
为不小于7自然数。
进一步地,所述第一伪随机数生成算法是线性同余算法或马特赛特旋转演算法,第二伪随机算法是线性同余算法或马特赛特旋转演算法。
本发明还提供了一种用于变周期跳频通信的跳频同步装置,基于如权利要求1所述的同步方法,包括跳频时间计数器、跳频时间计数器同步模块、时帧计算起始TOD周期确定模块、跳频周期随机数组生成模块、跳频频率序号随机数组生成模块、和跳频频率及其持续周期计算模块;
跳频时间计数器,用于从初始值开始以最短跳频周期
Figure 205008DEST_PATH_IMAGE006
为基本时间单位进行计数,是跳频同步的时间基准,每间隔1个最短跳频周期
Figure 505409DEST_PATH_IMAGE006
对应的时间,跳频时间计数器的计数值递增1;
跳频时间计数器同步模块,用于跳频通信终端的跳频时间计数其的初始值同步和计数时间步长同步;
时帧计算起始TOD周期确定模块,用于确定第1个时帧
Figure 823782DEST_PATH_IMAGE022
的第1个TOD周期的跳频时间计数的计数值
Figure 251352DEST_PATH_IMAGE023
跳频周期随机数组生成模块,用于先计算时帧
Figure 968641DEST_PATH_IMAGE012
Figure 190675DEST_PATH_IMAGE020
个TOD周期的第一初值
Figure 790153DEST_PATH_IMAGE024
Figure 208365DEST_PATH_IMAGE025
是正整数,然后以通信密钥Key对所述第一初值
Figure 796472DEST_PATH_IMAGE026
作为输入,采用第一非线性变换方法得到随机种子
Figure 435745DEST_PATH_IMAGE027
,再采用随机种子
Figure 538830DEST_PATH_IMAGE027
作为第一伪随机数生成算法的种子生成随机数
Figure 495154DEST_PATH_IMAGE028
,
Figure 983773DEST_PATH_IMAGE029
个随机数
Figure 750872DEST_PATH_IMAGE028
构成随机数组
Figure 528204DEST_PATH_IMAGE030
,该随机数组
Figure 353465DEST_PATH_IMAGE031
的前
Figure 650585DEST_PATH_IMAGE032
个随机数
Figure 634591DEST_PATH_IMAGE028
相对跳频周期第一系数
Figure 446689DEST_PATH_IMAGE007
取模值后,得到跳频周期随机数组
Figure 744815DEST_PATH_IMAGE033
,其中随机值数组
Figure 208026DEST_PATH_IMAGE034
的元素个数
Figure 316928DEST_PATH_IMAGE032
值取满足
Figure 862660DEST_PATH_IMAGE035
的最小整数;
跳频频率序号随机数组生成模块,用于先计算时帧
Figure 511947DEST_PATH_IMAGE012
Figure 298506DEST_PATH_IMAGE032
个TOD周期的第二初值
Figure 624314DEST_PATH_IMAGE036
Figure 83108DEST_PATH_IMAGE037
为不等于
Figure 50933DEST_PATH_IMAGE025
的正整数,然后以通信密钥Key和所述第二初值
Figure 429350DEST_PATH_IMAGE038
作为输入,采用的第二非线性变换方法计算后得到随机种子
Figure 942371DEST_PATH_IMAGE039
,再采用随机种子
Figure 137729DEST_PATH_IMAGE039
作为第二伪随机数生成算法的种子生成随机数
Figure 394397DEST_PATH_IMAGE040
Figure 624391DEST_PATH_IMAGE032
个随机数
Figure 557580DEST_PATH_IMAGE040
相对跳频频率集的频率数Q取模,计算得到跳频频率序号随机数组
Figure 256546DEST_PATH_IMAGE041
跳频频率及其持续周期计算模块,用于以时帧为基本单位计算跳频频率及该跳频频率持续的TOD周期数,根据得到的跳频频率序号数组
Figure 500927DEST_PATH_IMAGE042
与跳频周期随机数组
Figure 913323DEST_PATH_IMAGE034
计算时帧
Figure 971408DEST_PATH_IMAGE019
内每个TOD周期的跳频频率及每个跳频频率的持续时间;跳频频率及其持续周期计算模块包括跳频频率序号索引数组
Figure 141359DEST_PATH_IMAGE061
确定子模块和跳频频率确定子模块,通过两个子模块得到时帧
Figure 192360DEST_PATH_IMAGE019
内的跳频频率及该跳频频率持续的TOD周期数;
跳频频率序号确定子模块,用于根据跳频频率序号数组
Figure 209995DEST_PATH_IMAGE042
与跳频周期随机数组
Figure 425600DEST_PATH_IMAGE034
确定时帧
Figure 879584DEST_PATH_IMAGE012
Figure 16167DEST_PATH_IMAGE020
个TOD周期的跳频频率序号
Figure 871997DEST_PATH_IMAGE043
,所述跳频频率序号
Figure 803043DEST_PATH_IMAGE043
采用以下公式计算得到,
Figure 744324DEST_PATH_IMAGE062
跳频频率确定子模块,用于通过时帧
Figure 684598DEST_PATH_IMAGE019
Figure 415441DEST_PATH_IMAGE020
个TOD周期的跳频频率序号索引
Figure 782969DEST_PATH_IMAGE043
查询跳频频率集选择序号为
Figure 211545DEST_PATH_IMAGE043
的频率值
Figure 689931DEST_PATH_IMAGE045
,作为时帧
Figure 254773DEST_PATH_IMAGE019
Figure 996464DEST_PATH_IMAGE020
个TOD周期的跳频频率。
本发明还提供了一种用于变周期跳频通信的跳频同步装置,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,所述存储器存储有能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所述的用于变周期跳频通信的跳频同步方法。
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,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现所述的用于变周期跳频通信的跳频同步方法。
有益效果:本发明提出一种可变周期跳频信号生成与跳频同步方法,相比现有跳频通信系统,具有跳频信号周期时域特征不明显、不易被侦察识别的特点;通过收发频率生成算法流程设计,可使跳频通信收发双方快速进入同步可变周期跳频处理;此外,本发明专利整体流程简便、易于在硬件设备中实现,使通信设备在战场复杂电磁环境具有更好的适应性。
附图说明
图1 为本发明用于变周期跳频通信的跳频同步方法的流程图。
图2 为本发明完整同步时帧计算跳频频率及持续周期时机的示意图。
图3 为本发明非完整同步时帧计算跳频频率及持续周期的示意图。
图4 为本发明的随机数生成模型。
图5 为本发明时帧N个TOD周期的跳频频率及其持续周期的示意图。
图6 为本发明实施例中用于变周期跳频通信的跳频同步装置的组成框图。
图7 为本发明另一实施例中用于变周期跳频通信的跳频同步装置的组成框图。
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。
本发明的发明目的在于解决固定跳频周期的信号体制易于被侦察识别的问题,实现一种跳频周期可变、实现简单、适用性好、抗侦察截获能力强的跳频同步方法,具有良好的战场复杂电磁环境的适应性。为达到上述目的,本发明采用统一的时间基准,以时帧为单位进行随机跳频频率以及可变跳频周期的计算,实现跳频通信终端的跳频周期可变并且同步。
实施例1
本实施例提供了一种用于变周期跳频通信的跳频同步方法,用于说明本发明采用方法实现的具体实施方式。
如图1所示,本实施例的用于变周期跳频通信的跳频同步方法,其中,跳频周期
Figure 443495DEST_PATH_IMAGE001
变化范围为可变跳频周期跳频通信系统生成的输入参数,跳频周期
Figure 928834DEST_PATH_IMAGE001
的变化范围是
Figure 147850DEST_PATH_IMAGE002
Figure 60443DEST_PATH_IMAGE003
Figure 198032DEST_PATH_IMAGE004
分别是跳频周期
Figure 283800DEST_PATH_IMAGE001
的下限和上限,
Figure 823234DEST_PATH_IMAGE005
,根据跳频周期变化范围,确定最短跳频周期
Figure 703466DEST_PATH_IMAGE006
Figure 328351DEST_PATH_IMAGE003
,跳频周期第一系数
Figure 952230DEST_PATH_IMAGE007
取不小于
Figure 546504DEST_PATH_IMAGE008
的最小整数,即
Figure 846904DEST_PATH_IMAGE007
=
Figure 709818DEST_PATH_IMAGE009
,“
Figure 121077DEST_PATH_IMAGE050
”表示大于a的最小整数(下同),最长跳频周期
Figure 385836DEST_PATH_IMAGE010
,为最短跳频周期
Figure 591558DEST_PATH_IMAGE006
Figure 941768DEST_PATH_IMAGE007
倍,M称为跳频周期第一系数。并且,所述同步方法包括步骤:
S100,跳频时间计数同步的步骤。
该步骤中,完成跳频通信终端跳频时间计数的初始值同步和计数时间步长同步,该步骤保证所有跳频通信参与方跳频时间TOD计数值同步变化。所述跳频通信终端包括跳频通信发送终端和跳频通信接收端,所述初始值是跳频时间计数的起始数值,所述计数时间步长是跳频时间计数每递增1的单位时间长度,称为TOD周期,TOD周期等于最短跳频周期
Figure 425226DEST_PATH_IMAGE006
该步骤中,采用外同步方法或者自同步方法对跳频时间计数的初始值进行同步。
采用外同步方法时,跳频通信终端采用北斗或GPS授时获取当前时间
Figure 544492DEST_PATH_IMAGE047
,用当前时间除以最短跳频周期
Figure 186695DEST_PATH_IMAGE006
得到的商向上取整,作为其跳频时间计数的初始值并按照最短跳频周期
Figure 961884DEST_PATH_IMAGE006
为基本单位进行计数,所述跳频时间计数的初始值记为
Figure 714945DEST_PATH_IMAGE048
,即
Figure 954297DEST_PATH_IMAGE049
,其中“
Figure 767401DEST_PATH_IMAGE050
”表示不小于
Figure 826624DEST_PATH_IMAGE051
的最小整数。
例如,北斗/GPS授时获取的时间精度优于微秒量级,假定北斗/GPS同步之后的当前时间为2022年1月1日10时10分10秒10毫秒10,将其转换为以毫秒为计数器单位的计数值
Figure 646025DEST_PATH_IMAGE047
,将其除以跳频时间计数器TOD的基本时间单位
Figure 739883DEST_PATH_IMAGE006
,得到的模值为当前TOD的初始计数值
Figure 723889DEST_PATH_IMAGE048
,即
Figure 270408DEST_PATH_IMAGE049
采用自同步方法时,在跳频通信终端中任意选则其中之一作为主台,其余的为属台;主台时间通过北斗或GPS授时或手动设置,主台用当前时间
Figure 365272DEST_PATH_IMAGE047
除以最短跳频周期
Figure 313636DEST_PATH_IMAGE006
得到的模值,作为其跳频时间计数的初始值并按照最短跳频周期
Figure 468543DEST_PATH_IMAGE006
为基本单位进行计数;设置好的主台时间作为所有跳频通信终端的时间基准,主台按照预设的固定频率向属台发送时间基准广播,所述时间基准广播携带主台当前时间信息或者当前跳频时间计数的计数值,属台接收时间基准广播后,使属台跳频时间计数的计数值与主台跳频时间计数的计数值一致,并按照最短跳频周期
Figure 236779DEST_PATH_IMAGE006
为基本单位进行同步计数。
该步骤中,计数时间步长同步是设定所有跳频通信终端的跳频时间计数都按照最短跳频周期
Figure 403842DEST_PATH_IMAGE006
进行递增计数实现,跳频通信终端的跳频计数使用采样频率
Figure 206713DEST_PATH_IMAGE052
的采样时钟对最短跳频周期
Figure 532521DEST_PATH_IMAGE006
进行采样计时,
Figure 53632DEST_PATH_IMAGE053
,每计数
Figure 959140DEST_PATH_IMAGE054
个采样点时对应跳频时间计数的计数递增1。进一步的为降低系统实现的复杂度,跳频通信终端均采用相同的高采样率时钟(采样时钟频率
Figure 865785DEST_PATH_IMAGE053
)对最短跳频周期
Figure 113227DEST_PATH_IMAGE006
进行计数。
S200,确定时帧计算起始TOD周期的步骤。
所述时帧包括N个TOD周期,第i个时帧
Figure 633551DEST_PATH_IMAGE012
表示为
Figure 624641DEST_PATH_IMAGE013
{
Figure 651372DEST_PATH_IMAGE014
}={
Figure 69715DEST_PATH_IMAGE063
,
Figure 814686DEST_PATH_IMAGE063
+1,
Figure 547150DEST_PATH_IMAGE063
+2,
Figure 428387DEST_PATH_IMAGE063
+3,…,
Figure 283210DEST_PATH_IMAGE063
+N-1},
Figure 252828DEST_PATH_IMAGE011
Figure 851300DEST_PATH_IMAGE015
为时帧
Figure 852622DEST_PATH_IMAGE016
起始TOD周期的计数值,
Figure 612768DEST_PATH_IMAGE017
=0,
Figure 270014DEST_PATH_IMAGE018
是取模运算符,时帧
Figure 921444DEST_PATH_IMAGE019
Figure 996848DEST_PATH_IMAGE020
个TOD周期的计数值
Figure 666512DEST_PATH_IMAGE021
;所述确定时帧计算起始TOD周期是跳频通信终端确定第1个时帧
Figure 607792DEST_PATH_IMAGE022
的第1个TOD周期的跳频时间计数的计数值
Figure 485749DEST_PATH_IMAGE023
;优选地,为保证跳频周期变化的随机性,N等于
Figure 196085DEST_PATH_IMAGE059
Figure 563612DEST_PATH_IMAGE060
为不小于7自然数;时帧周期N的典型值为128、256、512或1024等。
在可变跳频周期条件下,每个跳频频率持续的TOD计数周期不相同(例如,频率1持续时间为m个TOD计数周期,频率2持续时间为n个TOD周期);若通信发送方A在TOD=100时,计算采用频率1持续10个周期,而通信接收方B在TOD=102时计算得出频率2持续10个周期,仍无法保持同步;因此,在保持TOD时间一致的基础上,还需约定计算跳频频率序号的TOD周期,因此,每个跳频通信终端需要确定时帧计算起始TOD周期并保持一致,如图2所示。
该步骤中,跳频通信终端完成跳频计数同步时,跳频时间计数的TOD周期计数值为
Figure 992189DEST_PATH_IMAGE055
,如果
Figure 204995DEST_PATH_IMAGE056
,第1个时帧
Figure 38346DEST_PATH_IMAGE022
的第1个TOD周期的计数值
Figure 311196DEST_PATH_IMAGE023
设置为
Figure 227068DEST_PATH_IMAGE057
,相应地跳频通信终端进行跳频通信的起始TOD周期为
Figure 509145DEST_PATH_IMAGE057
,计算完成后跳频通信终端直接就可以进行跳频通信,如图3所示;或者,第1个时帧
Figure 194073DEST_PATH_IMAGE022
的第1个TOD周期的计数值
Figure 903403DEST_PATH_IMAGE023
设置为
Figure 40992DEST_PATH_IMAGE064
,相应地跳频通信终端进行跳频通信的起始TOD周期为
Figure 861181DEST_PATH_IMAGE064
,计算完成后跳频通信终端等待下一个时帧的第一个TOD周期开始通信。
参见图3,步骤S100采用自同步方法时,当属台接收到主台发送的TOD广播、完成TOD时间同步时刻
Figure 397686DEST_PATH_IMAGE055
可能并非某时帧的起始时刻,即不满足
Figure 277917DEST_PATH_IMAGE065
,同步时刻所在时帧称为“非完整同步时帧”;步骤S200,采用外同步方法时,若将已同步的北斗/GPS时间转换为跳频时间计数器TOD初始值
Figure 106065DEST_PATH_IMAGE048
值不满足
Figure 713632DEST_PATH_IMAGE066
,设置同步时间计数器TOD初始值所在时帧也称为“非完整同步时帧”。因此,若
Figure 123885DEST_PATH_IMAGE067
Figure 424285DEST_PATH_IMAGE068
,则该非完整同步时帧含
Figure 287199DEST_PATH_IMAGE069
-w个TOD周期;根据完成同步时刻的TOD位置
Figure 966967DEST_PATH_IMAGE055
,倒推最近一次满足
Figure 966147DEST_PATH_IMAGE070
的TOD计数值为
Figure 437448DEST_PATH_IMAGE071
,将
Figure 990920DEST_PATH_IMAGE072
Figure 205870DEST_PATH_IMAGE055
的w个TOD周期,以及该非完整同步时帧的
Figure 325136DEST_PATH_IMAGE069
-w个TOD周期,组装为一个包含
Figure 967338DEST_PATH_IMAGE069
个TOD周期的完整时帧。上述处理保证属台在进入同步后,不必等待
Figure 804844DEST_PATH_IMAGE069
-w个TOD周期,即可按照可变跳频周期进行跳频处理。上述处理使跳频通信终端能够快速完成同步,进而快速进行跳频通信。但本领域技术人员也可以遇见,确定时帧计算起始TOD周期并不限于上述两种选择,还可以根据需要设置于其他满足
Figure 554976DEST_PATH_IMAGE070
的情况。
S300,生成跳频周期随机数组的步骤。
该步骤中,先计算时帧
Figure 794327DEST_PATH_IMAGE012
Figure 545115DEST_PATH_IMAGE020
个TOD周期的第一初值
Figure 119184DEST_PATH_IMAGE024
Figure 426669DEST_PATH_IMAGE025
是正整数,然后以通信密钥Key对所述第一初值
Figure 504215DEST_PATH_IMAGE026
作为输入,采用第一非线性变换方法得到随机种子
Figure 238953DEST_PATH_IMAGE027
,再采用随机种子
Figure 37669DEST_PATH_IMAGE027
作为第一伪随机数生成算法的种子生成随机数
Figure 414424DEST_PATH_IMAGE028
,
Figure 346477DEST_PATH_IMAGE029
个随机数
Figure 517695DEST_PATH_IMAGE028
构成随机数组
Figure 800778DEST_PATH_IMAGE030
,该随机数组
Figure 450065DEST_PATH_IMAGE031
的前
Figure 705466DEST_PATH_IMAGE032
个随机数
Figure 782006DEST_PATH_IMAGE028
相对跳频周期第一系数
Figure 549455DEST_PATH_IMAGE007
取模值后,得到跳频周期随机数组
Figure 736854DEST_PATH_IMAGE033
,其中随机值数组
Figure 909078DEST_PATH_IMAGE034
的元素个数
Figure 156520DEST_PATH_IMAGE032
值取满足
Figure 414195DEST_PATH_IMAGE035
的最小整数。
S400,生成跳频频率序号随机数组的步骤。
该步骤中,先计算时帧
Figure 670864DEST_PATH_IMAGE012
Figure 697595DEST_PATH_IMAGE032
个TOD周期的第二初值
Figure 115938DEST_PATH_IMAGE036
Figure 598259DEST_PATH_IMAGE037
为正整数,然后以通信密钥Key和所述第二初值
Figure 393040DEST_PATH_IMAGE038
作为输入,采用的第二非线性变换方法计算后得到随机种子
Figure 274277DEST_PATH_IMAGE039
,再采用随机种子
Figure 863521DEST_PATH_IMAGE039
作为第二伪随机数生成算法的种子生成随机数
Figure 95788DEST_PATH_IMAGE040
Figure 428681DEST_PATH_IMAGE032
个随机数
Figure 367687DEST_PATH_IMAGE040
相对跳频频率集的频率数Q取模,计算得到跳频频率序号随机数组
Figure 475687DEST_PATH_IMAGE041
;所述跳频频率集包括Q个频率,对跳频频率依次编号的跳频频率集表示为
Figure 680403DEST_PATH_IMAGE073
,可根据不同的跳频频率序号
Figure 331833DEST_PATH_IMAGE074
确定选用跳频频率集中的不同频率值
Figure 672816DEST_PATH_IMAGE075
,优选地,跳频频率按频率从低到高依次编号。
本发明采用的随机数生成模型如图4所示,以通信密钥Key、跳频时间计数值TOD作为输入,通过非线性算法得到随机数生成的种子,再采用伪随机数生成算法得到随机数。跳频通信发送端和接收端预先约定采用相同通信密钥、伪随机数生成算法,生成跳频周期随机数组中和生成跳频频率序号随机数组的中随机数生成均采用该模型。优选地,所有跳频通信终端预设相同的128位或256位长度的随机数作为跳频通信密钥Key,随机数生成算法可采用线性同余方法、马特赛特旋转演算法(Mersenne Twister方法)等算法。
如图4所示,本发明采用的随机数生成模型采用两步生成随机数,第一步为基于跳频时间计数器TOD、通信密钥,采用非线性变换方法,生成随机种子值
Figure 118710DEST_PATH_IMAGE076
;第二步为基于随机种子值
Figure 13985DEST_PATH_IMAGE076
,选用伪随机数生成算法生成随机数P。
第一步:
Figure 937947DEST_PATH_IMAGE077
第二步:
Figure 399015DEST_PATH_IMAGE078
其中,
Figure 18740DEST_PATH_IMAGE079
表示基于
Figure 932469DEST_PATH_IMAGE080
Figure 660123DEST_PATH_IMAGE081
的非线性运算;
Figure 241277DEST_PATH_IMAGE082
表示基于
Figure 28973DEST_PATH_IMAGE080
作为输入的伪随机数生成运算,“
Figure 695578DEST_PATH_IMAGE083
”表示取相对于
Figure 961343DEST_PATH_IMAGE080
的余数或模值(以下同),
Figure 397004DEST_PATH_IMAGE084
为求模运算的模值,用于限制伪随机数的最大值,步骤S300中取M,步骤S400中取Q。
例如,随机数生成算法采用线性同余算法时,生成随机数P的一种实施方案为:
Figure 87092DEST_PATH_IMAGE085
Figure 240993DEST_PATH_IMAGE086
其中,
Figure 513711DEST_PATH_IMAGE087
为开展伪随机数算法运算时的跳频时间计数器TOD值,用于与通信密钥Key共同计算随机数算法的初始种子
Figure 53146DEST_PATH_IMAGE076
Figure 933377DEST_PATH_IMAGE088
表示
Figure 292683DEST_PATH_IMAGE080
Figure 106443DEST_PATH_IMAGE089
次幂,
Figure 516696DEST_PATH_IMAGE089
为整数,典型值取
Figure 817096DEST_PATH_IMAGE090
Figure 680010DEST_PATH_IMAGE091
表示对
Figure 91269DEST_PATH_IMAGE080
Figure 559290DEST_PATH_IMAGE081
进行按位异或运算;
Figure 30592DEST_PATH_IMAGE092
为乘数(0
Figure 177539DEST_PATH_IMAGE093
,且为不小于1000的质数),
Figure 327242DEST_PATH_IMAGE094
为累加量(0
Figure 446508DEST_PATH_IMAGE095
)。
又例如,伪随机数生成运算采用Mersenne Twister时,生成随机序号值P的一种实施方案为:
Figure 88711DEST_PATH_IMAGE096
Figure 926217DEST_PATH_IMAGE097
其中,
Figure 679278DEST_PATH_IMAGE087
为开展伪随机数算法运算时的跳频时间计数器TOD值,用于与通信密钥Key共同计算随机数算法的初始种子
Figure 653050DEST_PATH_IMAGE076
Figure 731733DEST_PATH_IMAGE091
表示对
Figure 790956DEST_PATH_IMAGE080
Figure 350638DEST_PATH_IMAGE081
进行按位异或运算,
Figure 444496DEST_PATH_IMAGE092
为不小于1000的质数;
Figure 428501DEST_PATH_IMAGE098
表示可生成32位整数均匀分布的Mersenne Twister运算,例如MT19937伪随机数生成算法。
S500,确定时帧
Figure 427550DEST_PATH_IMAGE012
内的跳频频率及该跳频频率持续的TOD周期数的步骤。
该步骤中,跳频频率及该跳频频率持续的TOD周期数,以时帧为基本单位进行计算,根据得到的跳频频率序号随机数组
Figure 538726DEST_PATH_IMAGE042
与跳频周期随机数组
Figure 736358DEST_PATH_IMAGE034
,计算时帧
Figure 641997DEST_PATH_IMAGE012
内每个TOD周期的跳频频率及每个跳频频率的持续时间,该步骤包括:
S510,确定时帧
Figure 922150DEST_PATH_IMAGE012
内每个TOD周期对应的跳频频率序号
Figure 571437DEST_PATH_IMAGE043
步骤。
Figure 889155DEST_PATH_IMAGE062
其中,
Figure 965695DEST_PATH_IMAGE043
共有N个,分别对应时帧
Figure 736074DEST_PATH_IMAGE012
N个TOD周期的频率,其中有效频率共k个,每个频率持续的TOD周期数为
Figure 126735DEST_PATH_IMAGE099
S520,确定时帧
Figure 95697DEST_PATH_IMAGE012
每个TOD周期对应的跳频频率的步骤。
该步骤中,通过时帧
Figure 546401DEST_PATH_IMAGE012
Figure 807006DEST_PATH_IMAGE020
个TOD周期的跳频频率序号
Figure 63675DEST_PATH_IMAGE043
查询跳频频率集选择序号为
Figure 90405DEST_PATH_IMAGE043
的频率值
Figure 508748DEST_PATH_IMAGE045
,作为时帧
Figure 191402DEST_PATH_IMAGE019
Figure 501030DEST_PATH_IMAGE020
个TOD周期
Figure 336262DEST_PATH_IMAGE046
的跳频频率;若时帧
Figure 664123DEST_PATH_IMAGE012
内相邻两个TOD周期的频率索引值
Figure 896390DEST_PATH_IMAGE043
相同,则该两个TOD周期采用相同的频率,即通过频率序号数组元素
Figure 494862DEST_PATH_IMAGE100
确定跳频频率持续的跳频周期,如图5所示。
步骤S510和步骤S520完成后得到时帧
Figure 433868DEST_PATH_IMAGE012
内的跳频频率及该跳频频率持续的TOD周期数。
优选地,选取
Figure 725172DEST_PATH_IMAGE037
为不等于
Figure 179156DEST_PATH_IMAGE025
的正整数,和/或第二伪随机数生成算法与第一伪随机数生成算法选择不同的伪随机数生成算法,使随机数
Figure 505620DEST_PATH_IMAGE028
与随机数
Figure 377761DEST_PATH_IMAGE040
不具备相关性,从而使使跳频频率序号随机数组
Figure 823654DEST_PATH_IMAGE042
与跳频周期随机数组
Figure 453350DEST_PATH_IMAGE034
不具备相关性,生成的跳频频率以及该跳频频率持续的TOD周期数不具有规律性,进一步增强抗侦察截获能力。
实施例2
本实施例提供了一种用于变周期跳频通信的跳频同步装置,基于实施例1中所述的方法,用于说明本发明采用装置实现的具体实施方式。
如图6所示,本实施例的一种用于变周期跳频通信的跳频同步装置,基于实施例1所述的同步方法,包括跳频时间计数器、跳频时间计数器同步模块、时帧计算起始TOD周期确定模块、跳频周期随机数组生成模块、跳频频率序号随机数组生成模块、和跳频频率及其持续周期计算模块。
跳频时间计数器,用于从初始值开始以最短跳频周期
Figure 908471DEST_PATH_IMAGE006
为基本时间单位进行计数,是跳频同步的时间基准,每间隔1个最短跳频周期
Figure 369539DEST_PATH_IMAGE006
对应的时间,跳频时间计数器的计数值递增1;跳频时间计数器是跳频通信所有参与方跳频同步的时间基准,也是决定跳频频率的重要部件;跳频时间计数器以最短跳频周期为基本时间单位进行计数,;跳频时间计数器TOD的初始值,可通过通信设备获取的北斗/GPS时间进行换算,或接收其他跳频通信参与方的TOD值进行设置。
跳频时间计数器同步模块,用于跳频通信终端的跳频时间计数其的初始值同步和计数时间步长同步;跳频时间计数器的同步实现所有跳频通信终端的跳频时间计数值同步变化。
时帧计算起始TOD周期确定模块,用于确定第1个时帧
Figure 924017DEST_PATH_IMAGE022
的第1个TOD周期的跳频时间计数的计数值
Figure 349664DEST_PATH_IMAGE023
跳频周期随机数组生成模块,用于先计算时帧
Figure 93629DEST_PATH_IMAGE012
Figure 658471DEST_PATH_IMAGE020
个TOD周期的第一初值
Figure 400162DEST_PATH_IMAGE024
Figure 316035DEST_PATH_IMAGE025
是正整数,然后以通信密钥Key对所述第一初值
Figure 316221DEST_PATH_IMAGE026
作为输入,采用第一非线性变换方法得到随机种子
Figure 751881DEST_PATH_IMAGE027
,再采用随机种子
Figure 651091DEST_PATH_IMAGE027
作为第一伪随机数生成算法的种子生成随机数
Figure 70571DEST_PATH_IMAGE028
,
Figure 343290DEST_PATH_IMAGE029
个随机数
Figure 148304DEST_PATH_IMAGE028
构成随机数组
Figure 966218DEST_PATH_IMAGE030
,该随机数组
Figure 591103DEST_PATH_IMAGE031
的前
Figure 214983DEST_PATH_IMAGE032
个随机数
Figure 871573DEST_PATH_IMAGE028
相对跳频周期第一系数
Figure 375236DEST_PATH_IMAGE007
取模值后,得到跳频周期随机数组
Figure 238150DEST_PATH_IMAGE033
,其中随机值数组
Figure 914988DEST_PATH_IMAGE034
的元素个数
Figure 383009DEST_PATH_IMAGE032
值取满足
Figure 119890DEST_PATH_IMAGE035
的最小整数。
跳频频率序号随机数组生成模块,用于先计算时帧
Figure 204521DEST_PATH_IMAGE012
Figure 625662DEST_PATH_IMAGE032
个TOD周期的第二初值
Figure 994195DEST_PATH_IMAGE036
Figure 652710DEST_PATH_IMAGE037
为不等于
Figure 942746DEST_PATH_IMAGE025
的正整数,然后以通信密钥Key和所述第二初值
Figure 712119DEST_PATH_IMAGE038
作为输入,采用的第二非线性变换方法计算后得到随机种子
Figure 138421DEST_PATH_IMAGE039
,再采用随机种子
Figure 948595DEST_PATH_IMAGE039
作为第二伪随机数生成算法的种子生成随机数
Figure 273397DEST_PATH_IMAGE040
Figure 830149DEST_PATH_IMAGE032
个随机数
Figure 127270DEST_PATH_IMAGE040
相对跳频频率集的频率数Q取模,计算得到跳频频率序号随机数组
Figure 376854DEST_PATH_IMAGE041
跳频频率及其持续周期计算模块,用于以时帧为基本单位计算跳频频率及该跳频频率持续的TOD周期数,根据得到的跳频频率序号数组
Figure 923373DEST_PATH_IMAGE042
与跳频周期随机数组
Figure 221499DEST_PATH_IMAGE034
计算时帧
Figure 687640DEST_PATH_IMAGE019
内每个TOD周期的跳频频率及每个跳频频率的持续时间;跳频频率及其持续周期计算模块包括跳频频率序号索引数组确定子模块和跳频频率确定子模块,通过两个子模块得到时帧
Figure 796542DEST_PATH_IMAGE019
内的跳频频率及该跳频频率持续的TOD周期数。
跳频频率序号确定子模块,用于根据跳频频率序号数组
Figure 345204DEST_PATH_IMAGE042
与跳频周期随机数组
Figure 447021DEST_PATH_IMAGE034
确定时帧
Figure 515471DEST_PATH_IMAGE012
Figure 106858DEST_PATH_IMAGE020
个TOD周期的跳频频率序号
Figure 565652DEST_PATH_IMAGE043
,所述跳频频率序号
Figure 553985DEST_PATH_IMAGE043
采用以下公式计算得到,
Figure 929472DEST_PATH_IMAGE062
跳频频率确定子模块,用于通过时帧
Figure 645755DEST_PATH_IMAGE019
Figure 637851DEST_PATH_IMAGE020
个TOD周期的跳频频率序号索引
Figure 894520DEST_PATH_IMAGE043
查询跳频频率集选择序号为
Figure 124513DEST_PATH_IMAGE043
的频率值
Figure 795053DEST_PATH_IMAGE045
,作为时帧
Figure 556336DEST_PATH_IMAGE019
Figure 334805DEST_PATH_IMAGE020
个TOD周期的跳频频率。
实施例3
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。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。
如图7所示,本实施例提供了涉及一种用于变周期跳频通信的跳频同步装置,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用于变周期跳频通信的跳频同步方法。
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
本发明第四实施例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本发明用于变周期跳频通信的跳频同步方法实施例。
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。
本发明采用统一的时间基准,将N个TOD周期构成的时帧作为计算的基本单位,针对时帧生成k个随机的跳频周期值,将时帧的N个TOD周期随机划分为不均匀的k份,每份对应一个跳频频率,并且针对k份跳频频率,生成k个随机的跳频频率序号值,每个随机的跳频频率序号对应的跳频频率集的Q个频率中的一个,实现跳频通信终端的跳频周期可变并且同步,以及跳频频率随机的跳变。
综上,本发明公开的可变周期跳频信号生成与跳频同步方法,相比现有跳频通信系统,具有跳频信号周期时域特征不明显、不易被侦察识别的特点;通过收发频率生成算法流程设计,可使跳频通信收发双方快速进入同步可变周期跳频处理;此外,本发明专利整体流程简便、易于在硬件设备中实现,使通信设备在战场复杂电磁环境具有更好的适应性。
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 (10)

1.一种用于变周期跳频通信的跳频同步方法,其中,跳频周期
Figure 410256DEST_PATH_IMAGE001
的变化范围是
Figure 514347DEST_PATH_IMAGE002
Figure 231767DEST_PATH_IMAGE003
Figure 816857DEST_PATH_IMAGE004
分别是跳频周期
Figure 568912DEST_PATH_IMAGE001
的下限和上限,
Figure 781587DEST_PATH_IMAGE005
,最短跳频周期
Figure 251883DEST_PATH_IMAGE006
Figure 637734DEST_PATH_IMAGE003
,跳频周期第一系数
Figure 696826DEST_PATH_IMAGE007
取不小于
Figure 627873DEST_PATH_IMAGE008
的最小整数,即
Figure 831802DEST_PATH_IMAGE007
=
Figure 772076DEST_PATH_IMAGE009
,最长跳频周期
Figure 685675DEST_PATH_IMAGE010
,并且,所述同步方法包括步骤:
跳频时间计数同步的步骤S100;该步骤中,完成跳频通信终端跳频时间计数的初始值同步和计数时间步长同步,所述跳频通信终端包括跳频通信发送终端和跳频通信接收端,所述初始值是跳频时间计数的起始数值,所述计数时间步长是跳频时间计数每递增1的单位时间长度,称为TOD周期,TOD周期等于最短跳频周期
Figure 787623DEST_PATH_IMAGE006
确定时帧计算起始TOD周期的步骤S200;其中,所述时帧包括N个TOD周期,
Figure 481778DEST_PATH_IMAGE011
i个时帧
Figure 412694DEST_PATH_IMAGE012
表示为
Figure 728269DEST_PATH_IMAGE013
{
Figure 987736DEST_PATH_IMAGE014
},
Figure 106871DEST_PATH_IMAGE015
为时帧
Figure 857789DEST_PATH_IMAGE012
起始TOD周期的计数值,
Figure 542717DEST_PATH_IMAGE016
=0,
Figure 970157DEST_PATH_IMAGE017
是取模运算符,时帧
Figure 61740DEST_PATH_IMAGE018
Figure 597108DEST_PATH_IMAGE019
个TOD周期的计数值
Figure 402122DEST_PATH_IMAGE020
;所述确定时帧计算起始TOD周期是跳频通信终端确定第1个时帧
Figure 751195DEST_PATH_IMAGE021
的第1个TOD周期的跳频时间计数的计数值
Figure 579343DEST_PATH_IMAGE022
生成跳频周期随机数组的步骤S300,该步骤中,先计算时帧
Figure 186910DEST_PATH_IMAGE012
Figure 52623DEST_PATH_IMAGE019
个TOD周期的第一初值
Figure 307018DEST_PATH_IMAGE023
Figure 888041DEST_PATH_IMAGE024
是正整数,然后以通信密钥Key对所述第一初值
Figure 564878DEST_PATH_IMAGE025
作为输入,采用第一非线性变换方法得到随机种子
Figure 298479DEST_PATH_IMAGE026
,再采用随机种子
Figure 973043DEST_PATH_IMAGE026
作为第一伪随机数生成算法的种子生成随机数
Figure 772853DEST_PATH_IMAGE027
,
Figure 4114DEST_PATH_IMAGE028
个随机数
Figure 575910DEST_PATH_IMAGE027
构成随机数组
Figure 218113DEST_PATH_IMAGE029
,该随机数组
Figure 55619DEST_PATH_IMAGE030
的前
Figure 808680DEST_PATH_IMAGE031
个随机数
Figure 48032DEST_PATH_IMAGE027
相对跳频周期第一系数
Figure 864065DEST_PATH_IMAGE007
取模值后,得到跳频周期随机数组
Figure 126550DEST_PATH_IMAGE032
,其中随机值数组
Figure 683303DEST_PATH_IMAGE033
的元素个数
Figure 777161DEST_PATH_IMAGE031
值取满足
Figure 761166DEST_PATH_IMAGE034
的最小整数;
生成跳频频率序号随机数组的步骤S400,该步骤中,先计算时帧
Figure 25794DEST_PATH_IMAGE012
Figure 340232DEST_PATH_IMAGE031
个TOD周期的第二初值
Figure 27213DEST_PATH_IMAGE035
Figure 182120DEST_PATH_IMAGE036
为正整数,然后以通信密钥Key和所述第二初值
Figure 684777DEST_PATH_IMAGE037
作为输入,采用的第二非线性变换方法计算后得到随机种子
Figure 848911DEST_PATH_IMAGE038
,再采用随机种子
Figure 104311DEST_PATH_IMAGE038
作为第二伪随机数生成算法的种子生成随机数
Figure 446431DEST_PATH_IMAGE039
Figure 423002DEST_PATH_IMAGE031
个随机数
Figure 875980DEST_PATH_IMAGE039
相对跳频频率集的频率数Q取模,计算得到跳频频率序号随机数组
Figure 48204DEST_PATH_IMAGE040
确定时帧
Figure 748176DEST_PATH_IMAGE012
内的跳频频率及该跳频频率持续的TOD周期数的步骤S500;该步骤中,跳频频率及该跳频频率持续的TOD周期数,以时帧为基本单位进行计算,根据得到的跳频频率序号随机数组
Figure 225425DEST_PATH_IMAGE041
与跳频周期随机数组,计算时帧
Figure 934623DEST_PATH_IMAGE012
内每个TOD周期的跳频频率及每个跳频频率的持续时间,该步骤包括:
确定时帧
Figure 427266DEST_PATH_IMAGE012
内每个TOD周期对应的跳频频率序号
Figure 111188DEST_PATH_IMAGE042
的步骤S510,其中,时帧
Figure 59422DEST_PATH_IMAGE012
Figure 103470DEST_PATH_IMAGE019
个TOD周期的跳频频率序号
Figure 938702DEST_PATH_IMAGE042
采用以下公式计算得到,
Figure 308372DEST_PATH_IMAGE043
确定时帧
Figure 481252DEST_PATH_IMAGE012
每个TOD周期对应的跳频频率的步骤S520;该步骤中,通过时帧
Figure 282986DEST_PATH_IMAGE012
Figure 284309DEST_PATH_IMAGE019
个TOD周期的跳频频率序号
Figure 310034DEST_PATH_IMAGE042
查询跳频频率集选择序号为
Figure 967280DEST_PATH_IMAGE042
的频率值
Figure 821972DEST_PATH_IMAGE044
,作为时帧
Figure 428534DEST_PATH_IMAGE018
Figure 605919DEST_PATH_IMAGE019
个TOD周期
Figure 297931DEST_PATH_IMAGE045
的跳频频率;
步骤S510和步骤S520完成后得到时帧
Figure 221894DEST_PATH_IMAGE012
内的跳频频率及该跳频频率持续的TOD周期数。
2.如权利要求1所述的用于变周期跳频通信的跳频同步方法,其中,在跳频时间计数同步的步骤S100中,采用外同步方法或者自同步方法对跳频时间计数的初始值进行同步;
采用外同步方法时,跳频通信终端采用北斗或GPS授时获取当前时间
Figure 948542DEST_PATH_IMAGE046
,用当前时间除以最短跳频周期
Figure 768599DEST_PATH_IMAGE006
的商向上取整,作为其跳频时间计数的初始值,并按照最短跳频周期
Figure 197175DEST_PATH_IMAGE006
为基本单位进行计数,所述跳频时间计数的初始值记为
Figure 409982DEST_PATH_IMAGE047
,即
Figure 243333DEST_PATH_IMAGE048
,其中“
Figure 516183DEST_PATH_IMAGE049
”表示不小于
Figure 432055DEST_PATH_IMAGE050
的最小整数;
采用自同步方法时,在跳频通信终端中任意选则其中之一作为主台,其余的为属台;主台时间通过北斗或GPS授时或手动设置,主台用当前时间
Figure 714132DEST_PATH_IMAGE046
除以最短跳频周期
Figure 399060DEST_PATH_IMAGE006
得到的模值,作为其跳频时间计数的初始值并按照最短跳频周期
Figure 108390DEST_PATH_IMAGE006
为基本单位进行计数;设置好的主台时间作为所有跳频通信终端的时间基准,主台按照预设的固定频率向属台发送时间基准广播,所述时间基准广播携带主台当前时间信息或者当前跳频时间计数的计数值,属台接收时间基准广播后,使属台跳频时间计数的计数值与主台跳频时间计数的计数值一致,并按照最短跳频周期
Figure 245979DEST_PATH_IMAGE006
为基本单位进行同步计数。
3.如权利要求1所述的用于变周期跳频通信的跳频同步方法,其中,在跳频时间计数同步的步骤S100中,计数时间步长同步是设定所有跳频通信终端的跳频时间计数都按照最短跳频周期
Figure 66167DEST_PATH_IMAGE006
进行递增计数实现,跳频通信终端的跳频计数使用采样频率
Figure 602672DEST_PATH_IMAGE051
的采样时钟对最短跳频周期
Figure 686166DEST_PATH_IMAGE006
进行采样计时,
Figure 311051DEST_PATH_IMAGE052
,每计数
Figure 466089DEST_PATH_IMAGE053
个采样点时对应跳频时间计数的计数递增1。
4.如权利要求3所述的用于变周期跳频通信的跳频同步方法,其中,所有跳频通信终端的跳频计数使用相同频率
Figure 125609DEST_PATH_IMAGE051
的采样时钟。
5.如权利要求1所述的用于变周期跳频通信的跳频同步方法,其中,在确定时帧计算起始TOD周期的步骤S200中,跳频通信终端完成跳频计数同步时,跳频时间计数的TOD周期计数值为
Figure 380004DEST_PATH_IMAGE054
,如果
Figure 492186DEST_PATH_IMAGE055
,第1个时帧
Figure 654177DEST_PATH_IMAGE021
的第1个TOD周期的计数值
Figure 171133DEST_PATH_IMAGE022
设置为
Figure 393167DEST_PATH_IMAGE056
,相应地跳频通信终端进行跳频通信的起始TOD周期为
Figure 992645DEST_PATH_IMAGE056
;或者,第1个时帧
Figure 958327DEST_PATH_IMAGE021
的第1个TOD周期的计数值
Figure 326860DEST_PATH_IMAGE022
设置为
Figure 454216DEST_PATH_IMAGE057
,相应地,跳频通信终端进行跳频通信的起始TOD周期为
Figure 540989DEST_PATH_IMAGE057
6.如权利要求5所述用于变周期跳频通信的跳频同步方法,其中,N等于
Figure 517821DEST_PATH_IMAGE058
Figure 757172DEST_PATH_IMAGE059
为不小于7自然数。
7.如权利要求1所述的用于变周期跳频通信的跳频同步方法,其中,所述第一伪随机数生成算法是线性同余算法或马特赛特旋转演算法,第二伪随机算法是线性同余算法或马特赛特旋转演算法。
8.一种用于变周期跳频通信的跳频同步装置,基于如权利要求1-7之一所述的同步方法,包括跳频时间计数器、跳频时间计数器同步模块、时帧计算起始TOD周期确定模块、跳频周期随机数组生成模块、跳频频率序号随机数组生成模块、和跳频频率及其持续周期计算模块;
跳频时间计数器,用于从初始值开始以最短跳频周期
Figure 304697DEST_PATH_IMAGE006
为基本时间单位进行计数,是跳频同步的时间基准,每间隔1个最短跳频周期
Figure 895078DEST_PATH_IMAGE006
对应的时间,跳频时间计数器的计数值递增1;
跳频时间计数器同步模块,用于跳频通信终端的跳频时间计数其的初始值同步和计数时间步长同步;
时帧计算起始TOD周期确定模块,用于确定第1个时帧
Figure 186251DEST_PATH_IMAGE021
的第1个TOD周期的跳频时间计数的计数值
Figure 14530DEST_PATH_IMAGE022
跳频周期随机数组生成模块,用于先计算时帧
Figure 264115DEST_PATH_IMAGE012
Figure 545054DEST_PATH_IMAGE019
个TOD周期的第一初值
Figure 174006DEST_PATH_IMAGE023
Figure 122371DEST_PATH_IMAGE024
是正整数,然后以通信密钥Key对所述第一初值
Figure 277278DEST_PATH_IMAGE025
作为输入,采用第一非线性变换方法得到随机种子
Figure 311093DEST_PATH_IMAGE026
,再采用随机种子
Figure 209647DEST_PATH_IMAGE026
作为第一伪随机数生成算法的种子生成随机数
Figure 215781DEST_PATH_IMAGE027
,
Figure 338326DEST_PATH_IMAGE028
个随机数
Figure 62700DEST_PATH_IMAGE027
构成随机数组
Figure 293174DEST_PATH_IMAGE029
,该随机数组
Figure 216131DEST_PATH_IMAGE030
的前
Figure 712840DEST_PATH_IMAGE031
个随机数
Figure 721247DEST_PATH_IMAGE027
相对跳频周期第一系数
Figure 961605DEST_PATH_IMAGE007
取模值后,得到跳频周期随机数组
Figure 942330DEST_PATH_IMAGE032
,其中随机值数组
Figure 609941DEST_PATH_IMAGE033
的元素个数
Figure 840065DEST_PATH_IMAGE031
值取满足
Figure 152622DEST_PATH_IMAGE034
的最小整数;
跳频频率序号随机数组生成模块,用于先计算时帧
Figure 784592DEST_PATH_IMAGE012
Figure 623104DEST_PATH_IMAGE031
个TOD周期的第二初值
Figure 606103DEST_PATH_IMAGE035
Figure 188263DEST_PATH_IMAGE036
为不等于
Figure 674739DEST_PATH_IMAGE024
的正整数,然后以通信密钥Key和所述第二初值
Figure 152994DEST_PATH_IMAGE037
作为输入,采用的第二非线性变换方法计算后得到随机种子
Figure 604048DEST_PATH_IMAGE038
,再采用随机种子
Figure 740632DEST_PATH_IMAGE038
作为第二伪随机数生成算法的种子生成随机数
Figure 330882DEST_PATH_IMAGE039
Figure 527508DEST_PATH_IMAGE031
个随机数
Figure 468788DEST_PATH_IMAGE039
相对跳频频率集的频率数Q取模,计算得到跳频频率序号随机数组
Figure 143483DEST_PATH_IMAGE040
跳频频率及其持续周期计算模块,用于以时帧为基本单位计算跳频频率及该跳频频率持续的TOD周期数,根据得到的跳频频率序号数组
Figure 119398DEST_PATH_IMAGE041
与跳频周期随机数组
Figure 486925DEST_PATH_IMAGE033
计算时帧
Figure 652852DEST_PATH_IMAGE018
内每个TOD周期的跳频频率及每个跳频频率的持续时间;跳频频率及其持续周期计算模块包括跳频频率序号索引数组
Figure 131238DEST_PATH_IMAGE060
确定子模块和跳频频率确定子模块,通过两个子模块得到时帧
Figure 961660DEST_PATH_IMAGE018
内的跳频频率及该跳频频率持续的TOD周期数;
跳频频率序号确定子模块,用于根据跳频频率序号数组
Figure 437771DEST_PATH_IMAGE041
与跳频周期随机数组
Figure 353644DEST_PATH_IMAGE033
确定时帧
Figure 370141DEST_PATH_IMAGE012
Figure 55069DEST_PATH_IMAGE019
个TOD周期的跳频频率序号
Figure 498820DEST_PATH_IMAGE042
,所述跳频频率序号
Figure 164638DEST_PATH_IMAGE042
采用以下公式计算得到,
Figure 984827DEST_PATH_IMAGE043
跳频频率确定子模块,用于通过时帧
Figure 524261DEST_PATH_IMAGE018
Figure 404492DEST_PATH_IMAGE019
个TOD周期的跳频频率序号索引
Figure 29378DEST_PATH_IMAGE042
查询跳频频率集选择序号为
Figure 840208DEST_PATH_IMAGE042
的频率值
Figure 250461DEST_PATH_IMAGE044
,作为时帧
Figure 288211DEST_PATH_IMAGE018
Figure 416704DEST_PATH_IMAGE019
个TOD周期的跳频频率。
9.一种用于变周期跳频通信的跳频同步装置,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,
所述存储器存储有能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7中任一项所述的用于变周期跳频通信的跳频同步方法。
10.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的用于变周期跳频通信的跳频同步方法。
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