CN116667880A - 网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法及系统，采用低检测概率隐蔽组网和协作干扰检测原理实现智能跳频抗干扰，多感知节点通过分布式感知实现协作干扰检测，采用极低频次使用的备用频率集实现隐蔽组网和干扰检测信息交换能够有效应对压制活跃工作频带的灵巧型干扰，实现跳频组网的鲁棒性和连贯性；汇聚节点在对全网干扰态势一致性理解的基础上，通过最大抗干扰容限和最小频率检测概率的联合优化准则进行有限频率集动态分割，实现新一轮的主用频率集和备用频率集动态更新。能够有效应对跟踪型干扰的智能避让，减少己方频点的暴露概率，实现低检测低截获概率的主动抗干扰和最大隐蔽的数据传输。
Description
技术领域
本发明涉及抗干扰通信技术领域，尤其涉及一种网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法及系统。
背景技术
抗干扰通信是指在密集、复杂多变的电磁干扰和有针对性的通信干扰环境中，采取各种电子抗干扰措施以保持通信畅通、不断链。随着军用数据链相关业务的逐步增长，军事用户对抗干扰通信的要求逐步提高，从最初的以扩/跳频等宽带扩谱技术为基础的被动抗干扰通信体制，演进至动态频谱分配、自适应跳频、智能跳频等主动抗干扰通信体制。
针对数据链通信系统的常规干扰样式包括：
（1）全频段压制式干扰，采用连续频谱调制噪声或伪随机信号对预定义工作频带进行高功率压制，屏蔽指定工作频段的可用性。全频带压制干扰的功率效率低，所需干扰功率大；
（2）部分频带干扰，采用梳状谱或带限谱调制噪声或伪随机信号对预定义工作频带进行高功率压制，屏蔽指定工作频点的可用性。
相比于全频带压制干扰，部分频带干扰提高了功率效率，但是干扰频点与工作频点的匹配性难于保证。通常采用静态配置或随机变化策略来指定干扰频点集。
（3）灵巧干扰，也称跟踪式干扰，干扰方具备频谱嗅探能力，通过定期检测红方工作频带，获取红方工作频点分布，并指定干扰频点匹配当前工作频点，进行频点跟踪式干扰，使点频干扰的功率效率最大化；
（4）转发干扰，干扰方截获到正常通信信号后，延迟一段时间后，将原始信号进行转发，用于干扰接收方对时间敏感信号的测量。
为有效对抗数据链通信系统的干扰，常用的抗干扰通信措施包括：
（1）直接序列扩频通信（DSSS：Direct Sequence Spread Spectrum），以隐蔽的方法使敌方通信对抗设备难以发现通信信号，并使窄带干扰效果大大降低，达到抗干扰通信的目的；
（2）跳频扩谱通信（FHSS：Frequency Hopping Spread Spectrum），利用频率不断变化以躲避敌方的侦察与干扰，是扩频通信的一种，跳频抗干扰性能的优劣取决于频率点的多少和变化的快慢；
（3）跳时扩谱通信（THSS：Time Hopping Spread Spectrum），时间跳变也是一种扩展频谱技术，将时间轴分成许多时间片，在帧内的哪个时间片发射信号由扩频码进行控制，是一种抗时域干扰通信方式，能够提升数据链的抗截获能力；
（4）混合扩频通信，综合采用扩频、跳频、跳时等抗干扰通信方式，同时对抗时域、频域干扰样式，提升综合抗干扰的性能；
（5）自适应技术，采用自适应天线、自适应干扰抑制滤波器等方法，作为其他抗干扰措施的辅助手段。
上述抗干扰方法大多属于被动抗干扰和有限程度的自适应，不能有效应对敌方具备频谱嗅探和分析能力的智慧型跟踪式干扰。特别地，分布式跳频网络还需要对网络域干扰态势具有一致性理解，才能做出准确无误的干扰躲避决策。传统数据链的跳频抗干扰机制采用全频段跳频、预定义换频或有限频点动态换频，存在以下问题：
（1）全频段跳频机制采用全部频点集生成跳频图案，跳频图案碰撞概率小、干扰容限高，被动抗干扰效果好，但也增加了频点集合暴露风险，对敌方主动干扰的规避能力弱；
（2）预定义换频机制采用主用频点集生成跳频图案，剩余频点作为备用频率集，当检测到干扰时，主用频率整体切换到备用频率集，备用频率集固定，备用频率的有效性未知，无法保证组网通信的可靠恢复；
（3）有限频点动态换频机制采用动态换频方案，当检测到干扰时，仅受到干扰的主用频点切换到备用频点，其它主用频点保持不变，仅适用于部分频带干扰。
在强对抗通信环境中，蓝方通常采用灵巧干扰方式对敌压制，即对红方的通信频谱进行侦测并实施针对活跃频带的全频带干扰，使红方来不及进行网络域的干扰协调和频谱决策，从而产生通信中断和网络分裂。
因此在红蓝强对抗通信环境中，数据链通信系统需要一种能够有效对抗针对活跃频带检测和压制型干扰的智能跳频抗干扰方法，同时满足对红方最大化抗干扰容限和对蓝方最小化频点检测概率要求。
因此，网络域抗干扰需要一种能够有效支持协作干扰检测以及利用检测结果如何进行智能用频决策的方法。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法及系统，有效解决红蓝对抗条件下的低检测概率隐蔽组网、可靠数传和网络域主动抗干扰问题，并提供红蓝对抗场景下频率集动态分组的最优化理论基础。
为了实现上述目的，本发明的一种网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法，包括：
S1、将感知节点和汇聚节点进行频率集初始化配置；所述频率集初始化配置包括配置主用频率集、备用频率集和未用频率集；选用主用频率集生成第一跳频图案FHp进行数据传输；
S2、进行本地干扰检测和周期性频谱探测，获取当前工作频带内各频点的干扰状态；
S3、当检测到主用频率及全频带阻塞时，选用备用频率集生成第二跳频图案FHs，进行网络消息隐蔽传输；
S4、将所有感知节点的本地感知信息汇聚到汇聚节点进行干扰监测融合，生成可用频率集和不可用频率集；
S5、根据干扰监测融合结果，生成干扰决策，采用有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组，分成新的主用频率集、新的备用频率集，以及预留部分频点作为新的未用频率集；
S6、汇聚节点采用原备用信道进行干扰决策信息分发，并在组网控制信息分组中指定频率集的切换时刻；
S7、各节点在约定的切换时刻同步换频，将原主用频率集切换至新的主用频率集，原备用频率集切换至新的备用频率集；
S8、完成频率切换后的感知节点和汇聚节点，采用新的主用频率集进行数据传输和组网控制信息传输，采用新的备用频率集进行干扰检测信息传输。
进一步优选的，在S2中，所述本地干扰检测和周期性频谱探测包括：
采用能量检测、匹配滤波或双门限检测，对工作频带内各频点的干扰状态进行检测，若频点被干扰则取值为1，若无干扰则取值为0。
进一步优选的，在S5中，所述有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组时，所述有限频率集合动态分割的优化目标包括：
（1）最大化主用频率集抗干扰容限
(公式1)
式中，为频点集{f1,…,fn}的抗干扰容限，n为主用频点个数；
（2）最大化备用频率集抗干扰容限
(公式2)
式中，为频点集{f1,…,fm}的抗干扰容限，m为备用频点个数；
（3）最小化备用频率集检测概率
(公式3)
式中， Pd 为频点集{f1,…,fm}的检测概率，m为备用频点个数， TJ 为跟踪式干扰机的工作周期， DL 为干扰机的探测干扰占空比，T h 为通信机的脉冲周期，为跳频速率的倒数。
进一步优选的，在S5中，所述有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组时，所述有限频率集合动态分割的约束条件采用如下公式4表示；
(公式4)
表示主用频率数n和备用频点集m之和小于可用频点数N。
进一步优选的，在S5中，所述有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组时，所述有限频率集合动态分割的联合最优化函数采用如下公式5表示：
] (公式5)
式中，α为主用频率集抗干扰加权因子；1-α为备用频率集低检测加权因子。
进一步优选的，对联合最优化函数中的选取合适的加权因子后，采用如下公式6计算最优频率集分割数；
]
(公式6)
式中，为最佳分割频点数，N为可用频率总数，/>表示对/>的结果向下取整。
本发明还提供一种网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰系统，用于实施上述的网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法，包括：网络域协作干扰检测模块、有限频率集动态分割模块、智能跳频抗干扰模块；
所述网络域协作干扰检测模块用于布设蓝方干扰节点以及红方感知节点、汇聚节点；还包括进行红方的频率集初始化配置和蓝方干扰初始化配置；
所述红方的频率集初始化配置包括将感知节点和汇聚节点进行频率集初始化配置；所述频率集初始化配置包括配置主用频率集、备用频率集和未用频率集；选用主用频率集生成第一跳频图案FHp进行数据传输；
所述蓝方干扰初始化配置，包括采用全频段压制干扰、部分频带干扰、灵巧干扰或转发干扰对红方的活跃频率集进行频谱嗅探，对红方的组网控制信道和数据信道有针对性地施加频点跟踪式干扰；
所述有限频率集动态分割模块，包括干扰监测单元、网络消息隐蔽传输单元、有限频率集动态分割单元；所述干扰监测单元用于进行本地干扰检测和周期性频谱探测，获取当前工作频带内各频点的干扰状态；所述网络消息隐蔽传输单元，用于当检测到主用频率及全频带阻塞时，选用备用频率集生成第二跳频图案FHs，进行网络消息隐蔽传输；所述有限频率集动态分割单元，将所有感知节点的本地感知信息汇聚到汇聚节点进行干扰监测融合，生成可用频率集和不可用频率集；
所述智能跳频抗干扰模块；根据干扰监测融合结果，生成干扰决策，采用有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组，分成新的主用频率集、新的备用频率集，以及预留部分频点作为新的未用频率集；汇聚节点采用原备用信道进行干扰决策信息分发，并在组网控制信息分组中指定频率集的切换时刻；各节点在约定的切换时刻同步换频，将原主用频率集切换至新的主用频率集，原备用频率集切换至新的备用频率集；完成频率切换后的感知节点和汇聚节点，采用新的主用频率集进行数据传输和组网控制信息传输，采用新的备用频率集进行干扰检测信息传输。
进一步优选的，所述干扰监测单元采用能量检测、匹配滤波或双门限检测，对工作频带内各频点的干扰状态进行检测，若频点被干扰则取值为1，若无干扰则取值为0。
本发明还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中，存储的计算程序，所述计算程序被处理器执行时实现如上述任一项网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法的步骤。
本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现上述网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法的步骤。
本申请公开的一种网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法及系统，相比于现有技术，至少具有以下优点。
1、基于备用频率集的隐蔽组网机制，通过低频次的脉冲突发交换组网控制信息，低截获概率的隐蔽信号传输能够保证控制信道用频的最小泄露和组网控制信息的物理层安全，能够有效应对压制活跃工作频带的灵巧型干扰，实现跳频组网的鲁棒性和连贯性；
2、基于隐蔽信道的网络域协作干扰检测，能够提高单点干扰检测的可靠性和网络频谱态势的一致性理解，实现跳频图案在网络域的一致性，从而保证跳频网络的处处连续，避免跳频图案不一致导致的网络分割；
3、基于有限频率集合动态分割的智能跳频抗干扰方法，采用最大抗干扰容限和最小频率检测概率准则的联合优化，能够有效应对跟踪型干扰的智能避让，减少己方频点的暴露概率，实现低检测低截获概率的主动抗干扰和最大隐蔽的数据传输；能够根据不同的决策因子组合，产生不同的集合分割效果，适应多种对抗通信场景。
附图说明
图1为本发明提供的网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法的流程图；
图2为本发明提供的有限频率集合动态分割的示例；
图3为本发明网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰系统的结构示意图；
图4为本发明网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰系统的结构示意图。
具体实施方式
以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明一方面实施例提供的一种网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法，包括：
S1、将感知节点和汇聚节点进行频率集初始化配置；所述频率集初始化配置包括配置主用频率集、备用频率集和未用频率集；选用主用频率集生成第一跳频图案FHp进行数据传输；
S2、进行本地干扰检测和周期性频谱探测，获取当前工作频带内各频点的干扰状态；优选的，所述本地干扰检测和周期性频谱探测包括：
采用能量检测、匹配滤波或双门限检测，对工作频带内各频点的干扰状态进行检测，若频点被干扰则取值为1，若无干扰则取值为0。
S3、当检测到主用频率及全频带阻塞时，选用备用频率集生成第二跳频图案FHs，进行网络消息隐蔽传输；
S4、将所有感知节点的本地感知信息汇聚到汇聚节点进行干扰监测融合，生成可用频率集和不可用频率集；
S5、根据干扰监测融合结果，生成干扰决策，采用有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组，分成新的主用频率集、新的备用频率集，以及预留部分频点作为新的未用频率集；
所述有限频率集合动态分割的优化目标包括：
（1）最大化主用频率集抗干扰容限
(公式1)
式中，为频点集{f1,…,fn}的抗干扰容限，n为主用频点个数；
（2）最大化备用频率集抗干扰容限
(公式2)
式中，为频点集{f1,…,fm}的抗干扰容限，m为备用频点个数；
（3）最小化备用频率集检测概率
(公式3)
式中， Pd 为频点集{f1,…,fm}的检测概率，m为备用频点个数， TJ 为跟踪式干扰机的工作周期， DL 为干扰机的探测干扰占空比，T h 为通信机的脉冲周期，为跳频速率的倒数。
进一步优选的，在S5中，所述有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组时，所述有限频率集合动态分割的约束条件采用如下公式4表示；
(公式4)
表示主用频率数n和备用频点集m之和小于可用频点数N。
进一步优选的，在S5中，所述有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组时，所述有限频率集合动态分割的联合最优化函数采用如下公式5表示：
] (公式5)
式中，α为主用频率集抗干扰加权因子；1-α为备用频率集低检测加权因子。
进一步优选的，对联合最优化函数中的选取合适的加权因子后，采用如下公式6计算最优频率集分割数；
]
(公式6)
式中，为最佳分割频点数，N为可用频率总数，/>表示对/>的结果向下取整。
S6、汇聚节点采用原备用信道进行干扰决策信息分发，并在组网控制信息分组中指定频率集的切换时刻；
S7、各节点在约定的切换时刻同步换频，将原主用频率集切换至新的主用频率集，原备用频率集切换至新的备用频率集；
S8、完成频率切换后的感知节点和汇聚节点，采用新的主用频率集进行数据传输和组网控制信息传输，采用新的备用频率集进行干扰检测信息传输。
如图4所示，本发明还提供一种网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰系统，用于实施上述的网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法，包括：网络域协作干扰检测模块1、有限频率集动态分割模块2、智能跳频抗干扰模块3；
所述网络域协作干扰检测模块1用于布设蓝方干扰节点以及红方感知节点、汇聚节点；还包括进行红方的频率集初始化配置和蓝方干扰初始化配置；
所述红方的频率集初始化配置包括将感知节点和汇聚节点进行频率集初始化配置；所述频率集初始化配置包括配置主用频率集、备用频率集和未用频率集；选用主用频率集生成第一跳频图案FHp进行数据传输；
所述蓝方干扰初始化配置，包括采用全频段压制干扰、部分频带干扰、灵巧干扰或转发干扰对红方的活跃频率集进行频谱嗅探，对红方的组网控制信道和数据信道有针对性地施加频点跟踪式干扰；
所述有限频率集动态分割模块2，包括干扰监测单元201、网络消息隐蔽传输单元202、有限频率集动态分割单元203；所述干扰监测单元用于进行本地干扰检测和周期性频谱探测，获取当前工作频带内各频点的干扰状态；进一步优选的，所述干扰监测单元采用能量检测、匹配滤波或双门限检测，对工作频带内各频点的干扰状态进行检测，若频点被干扰则取值为1，若无干扰则取值为0。
所述网络消息隐蔽传输单元，用于当检测到主用频率及全频带阻塞时，选用备用频率集生成第二跳频图案FHs，进行网络消息隐蔽传输；所述有限频率集动态分割单元，将所有感知节点的本地感知信息汇聚到汇聚节点进行干扰监测融合，生成可用频率集和不可用频率集；
所述智能跳频抗干扰模块4；根据干扰监测融合结果，生成干扰决策，采用有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组，分成新的主用频率集、新的备用频率集，以及预留部分频点作为新的未用频率集；汇聚节点采用原备用信道进行干扰决策信息分发，并在组网控制信息分组中指定频率集的切换时刻；各节点在约定的切换时刻同步换频，将原主用频率集切换至新的主用频率集，原备用频率集切换至新的备用频率集；完成频率切换后的感知节点和汇聚节点，采用新的主用频率集进行数据传输和组网控制信息传输，采用新的备用频率集进行干扰检测信息传输。
本发明还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中，存储的计算程序，所述计算程序被处理器执行时实现如上述任一项网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法的步骤。
本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现上述网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法的步骤。
如图3所示，本发明在具体实施时多个节点分别部署于不同地理位置，对复杂电磁环境的感知和理解不一致，影响多对收发信机之间自适应跳频的有效性和整个网络的连通性。为有效对抗蓝方的频谱压制干扰、部分频谱干扰，网络域协作干扰检测系统采用分布式频谱感知/集中式换频决策的策略进行频谱检测和干扰规避，保证频谱态势的一致性理解。
考虑红蓝对抗场景，网络域协作干扰检测系统的功能组成包括：干扰节点、多感知节点、汇聚节点，各节点的功能分述如下。
（1）干扰节点
干扰节点是蓝方节点，其功能是对红方节点施加强功率干扰，干扰红方的正常网络通信，包括对组网控制信道和数据信道的干扰。不完全地，蓝方干扰节点采取的干扰样式包括：全频段压制干扰、部分频带干扰、灵巧干扰、转发干扰。
-- 全频段压制干扰，指的是蓝方采用连续频谱调制噪声或伪随机信号对预定义工作频带进行高功率压制，屏蔽指定工作频段的可用性。全频带压制干扰的功率效率低，所需干扰功率大。
-- 部分频带干扰，指的是蓝方采用梳状谱或带限谱调制噪声或伪随机信号对预定义工作频带进行高功率压制，屏蔽指定工作频点的可用性。相比于全频带压制干扰，部分频带干扰提高了功率效率，但是干扰频点与工作频点的匹配性难于保证。通常采用静态配置或随机变化策略来指定干扰频点集。
-- 灵巧干扰，也称跟踪式干扰，指的是蓝方具备频谱嗅探能力，通过定期检测红方工作频带，获取红方工作频点分布，并指定干扰频点匹配当前工作频点，进行频点跟踪式干扰，使点频干扰的功率效率最大化。
-- 转发干扰，指的是蓝方接收到红方的信号后，延迟一段时间后，将原始信号进行转发，用于干扰接收方对时间敏感信号的测量。
（2）多感知节点
多感知节点是红方干扰检测节点，在数据传输过程中进行本地干扰检测和周期性频谱探测，获取当前工作频带内各频点的干扰状态。频点的干扰则指示/>取值范围为{0,1}，若被干扰则取值为1，若无干扰则取值为0。不完全地，本地干扰检测的常规方法可以采用能量检测、匹配滤波或双门限检测等。
为了实现网络域协作干扰检测，各感知节点需要将本地干扰检测结果汇聚到汇聚节点进行融合，实现对网络频谱态势的一致性理解。感知节点采用组网控制信道向汇聚节点传递干扰检测结果。
当蓝方对红方实施频点跟踪式干扰时，将以高概率将当前所有活跃工作频点屏蔽，若采用原工作频点集进行组网控制消息分发，将无法实现干扰检测结果的可靠传递。
此时，本发明提出采用备用频率集生成第二跳频图案作为备用跳频图案，接收端同时守跳主用跳频图案和备用跳频图案，形成主用信道和备用信道一发双收的收发信机传输方案。具备以下优点：
-- 提高信道可用性：当主用信道被蓝方阻塞时，可以采用备用信道进行干扰检测信息传递，双信道备份提高了节点连通性和网络顽存性
-- 静态信道隐蔽性：备用信道仅用于主用信道阻塞时的组网控制信息传递，极低频次的组网控制信息传送，保证了备用频率集的低检测概率和隐蔽性
-- 动态信道隐蔽性：备用频率集可以依据上一轮干扰检测结果动态更新，保证了备用频率集在实际部署环境中的可用性、低检测概率和隐蔽性。
（3）汇聚节点
汇聚节点是红方干扰决策节点，对定期汇聚/事件汇聚的干扰检测结果进行融合，形成频谱态势一致性理解，处理结果生成可用频率集（）和不可用频率集（/>）。
不完全地，融合检测准则可以选用OR准则、AND准则、M/N准则中的一种。其中，OR准则为最大检测合并，能够减少漏检概率；AND准则为最小检测合并，能够减少误检概率；M/N准则为大数合并，能够容忍一定范围内的误检概率。
完成干扰检测融合后，汇聚节点进行干扰决策，采用有限频率集合动态分割方法（FSDS：Finite Set Dynamic Splitting），对可用频率集中的频点进行最优分组，分成主用频率集（）、备用频率集（/>），并预留部分未用频率集（/>）。FSDS方法的具体描述见下述章节。
完成干扰决策后，汇聚节点采用原备用信道进行干扰决策信息分发，并在组网控制信息分组中指定频率集切换时刻。网内各节点在约定时刻同步换频，将原主用频率集（）切换至新的主用频率集（/>），原备用频率集（/>）切换至新的备用频率集（）。
完成频率切换后的感知节点和汇聚节点，采用新的主用频率集（）进行数据传输和组网控制信息传输，采用新的备用频率集（/>）进行干扰检测信息传输。
在红蓝强对抗通信场景下，蓝方会根据对红方活跃频率集的频谱嗅探，有针对性地施加频点跟踪式干扰，红方也需要根据对蓝方干扰地检测结果，进行智能频谱决策。
为有效对抗蓝方的频谱压制干扰、部分频谱干扰，网络域协作干扰检测系统需要有效利用当前可用频率集，进行动态频率分组，才能有效地躲避干扰，并实现网络域一致换频、最大化抗干扰容限、最小化频率检测概率等优化目标。
智能跳频抗干扰方法的步骤如下：
（1）初始化配置：感知节点和汇聚节点开机后读取初始化频率集配置，包括主用频率集（）、备用频率集（/>），汇聚节点还维护一个未用频率集（/>）。
-- 主用频率集（）用于工作模式下的跳频图案生成，形成主用物理信道（），用于数据传输和工作模式下的组网控制消息传输
-- 备用频率集（）用于阻塞模式下的跳频图案生成，形成备用物理信道（），用于阻塞模式下的组网控制消息传输
-- 未用频率集（）是预留频率集，用于频谱决策时的频率选择，减少可用频点暴露和被检测概率。
（2）数据传输：在工作模式下，感知节点和汇聚节点之间、感知节点之间进行按需的数据传输和周期性的组网控制信息交换，采用主用物理信道（）进行空口信息传递。
工作模式下，主用物理信道（）的频点集合为活跃频点集，通过持续的频谱嗅探，活跃频点集的被检测概率很高，容易被干扰机实施跟踪式干扰。
干扰节点依据频谱嗅探结果，施加跟踪式干扰。当蓝方对红方实施频点跟踪式干扰时，将以高概率将当前所有活跃工作频点屏蔽，若采用原工作频点集进行组网控制消息分发，将无法实现干扰检测结果的可靠传递。
3）本地干扰检测：感知节点在数据传输过程中进行本地干扰检测和周期性频谱探测，获取当前工作频带内各频点的干扰状态。频点的干扰则指示/>取值范围为{0,1}，若被干扰则取值为1，若无干扰则取值为0。不完全地，本地干扰检测的常规方法可以采用能量检测、匹配滤波或双门限检测等。
4）隐蔽消息传递：为了实现网络域协作干扰检测，各感知节点需要将本地干扰检测结果汇聚到汇聚节点进行融合，实现对网络频谱态势的一致性理解。当蓝方对红方实施频点跟踪式干扰时，将以高概率将当前所有活跃工作频点屏蔽，若采用原工作频点集进行组网控制消息分发，将无法实现干扰检测结果的可靠传递。
5）干扰检测融合：汇聚节点是红方干扰决策节点，对定期汇聚/事件汇聚的干扰检测结果进行融合，形成频谱态势一致性理解，处理结果生成可用频率集（）和不可用频率集（/>）。
不完全地，融合检测准则可以选用OR准则、AND准则、M/N准则中的一种。其中，OR准则为最大检测合并，能够减少漏检概率；AND准则为最小检测合并，能够减少误检概率；M/N准则为大数合并，能够容忍一定范围内的误检概率。
6）智能干扰决策：完成干扰检测融合后，汇聚节点进行干扰决策，采用有限频率集合动态分割方法（FSDS：Finite Set Dynamic Splitting），对可用频率集中的频点进行最优分组，分成主用频率集（）、备用频率集（/>），并预留部分未用频率集（/>）。
7）决策信息分发：完成干扰决策后，汇聚节点采用原备用信道进行干扰决策信息分发，并在组网控制信息分组中指定频率集切换时刻。
8）同步更新频率集：网内各节点在约定时刻同步换频，将原主用频率集（）切换至新的主用频率集（/>），原备用频率集（/>）切换至新的备用频率集（/>）。
完成频率切换后的感知节点和汇聚节点，采用新的主用频率集（）进行数据传输和组网控制信息传输，采用新的备用频率集（/>）进行干扰检测信息传输。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法，其特征在于，包括：
S1、将感知节点和汇聚节点进行频率集初始化配置；所述频率集初始化配置包括配置主用频率集、备用频率集和未用频率集；选用主用频率集生成第一跳频图案FHp进行数据传输；
S2、进行本地干扰检测和周期性频谱探测，获取当前工作频带内各频点的干扰状态；
S3、当检测到主用频率及全频带阻塞时，选用备用频率集生成第二跳频图案FHs，进行网络消息隐蔽传输；
S4、将所有感知节点的本地感知信息汇聚到汇聚节点进行干扰监测融合，生成可用频率集和不可用频率集；
S5、根据干扰监测融合结果，生成干扰决策，采用有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组，分成新的主用频率集、新的备用频率集，以及预留部分频点作为新的未用频率集；
S6、汇聚节点采用原备用信道进行干扰决策信息分发，并在组网控制信息分组中指定频率集的切换时刻；
S7、各节点在约定的切换时刻同步换频，将原主用频率集切换至新的主用频率集，原备用频率集切换至新的备用频率集；
S8、完成频率切换后的感知节点和汇聚节点，采用新的主用频率集进行数据传输和组网控制信息传输，采用新的备用频率集进行干扰检测信息传输。
2.根据权利要求1所述的网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法，其特征在于，在S2中，所述本地干扰检测和周期性频谱探测包括：
采用能量检测、匹配滤波或双门限检测，对工作频带内各频点的干扰状态进行检测，若频点被干扰则取值为1，若无干扰则取值为0。
3.根据权利要求1所述的网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法，其特征在于，在S5中，所述有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组时，所述有限频率集合动态分割的优化目标包括：
（1）最大化主用频率集抗干扰容限
(公式1)
式中，为频点集{f1,…,fn}的抗干扰容限，n为主用频点个数；
（2）最大化备用频率集抗干扰容限
(公式2)
式中，为频点集{f1,…,fm}的抗干扰容限，m为备用频点个数；
（3）最小化备用频率集检测概率
(公式3)
式中， Pd 为频点集{f1,…,fm}的检测概率，m为备用频点个数， TJ 为跟踪式干扰机的工作周期， DL 为干扰机的探测干扰占空比，T h 为通信机的脉冲周期，为跳频速率的倒数。
4.根据权利要求3所述的网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法，其特征在于，在S5中，所述有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组时，所述有限频率集合动态分割的约束条件采用如下公式4表示；
(公式4)
表示主用频率数n和备用频点集m之和小于可用频点数N。
5.根据权利要求4所述的网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法，其特征在于，在S5中，所述有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组时，所述有限频率集合动态分割的联合最优化函数采用如下公式5表示：
] (公式5)
式中，α为主用频率集抗干扰加权因子；1-α为备用频率集低检测加权因子。
6.根据权利要求5所述的网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法，其特征在于，对联合最优化函数中的选取合适的加权因子后，采用如下公式6计算最优频率集分割数；
]
(公式6)
式中，为最佳分割频点数，N为可用频率总数，/>表示对/>的结果向下取整。
7.一种网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰系统，其特征在于，用于实施上述权利要求1-6中任意一项所述的网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法，包括：网络域协作干扰检测模块、有限频率集动态分割模块、智能跳频抗干扰模块；
所述网络域协作干扰检测模块用于布设蓝方干扰节点以及红方感知节点、汇聚节点；还包括进行红方的频率集初始化配置和蓝方干扰初始化配置；
所述红方的频率集初始化配置包括将感知节点和汇聚节点进行频率集初始化配置；所述频率集初始化配置包括配置主用频率集、备用频率集和未用频率集；选用主用频率集生成第一跳频图案FHp进行数据传输；
所述蓝方干扰初始化配置，包括采用全频段压制干扰、部分频带干扰、灵巧干扰或转发干扰对红方的活跃频率集进行频谱嗅探，对红方的组网控制信道和数据信道有针对性地施加频点跟踪式干扰；
所述有限频率集动态分割模块，包括干扰监测单元、网络消息隐蔽传输单元、有限频率集动态分割单元；所述干扰监测单元用于进行本地干扰检测和周期性频谱探测，获取当前工作频带内各频点的干扰状态；所述网络消息隐蔽传输单元，用于当检测到主用频率及全频带阻塞时，选用备用频率集生成第二跳频图案FHs，进行网络消息隐蔽传输；所述有限频率集动态分割单元，将所有感知节点的本地感知信息汇聚到汇聚节点进行干扰监测融合，生成可用频率集和不可用频率集；
所述智能跳频抗干扰模块；根据干扰监测融合结果，生成干扰决策，采用有限频率集合动态分割方法对可用频率集中的频点进行最优分组，分成新的主用频率集、新的备用频率集，以及预留部分频点作为新的未用频率集；汇聚节点采用原备用信道进行干扰决策信息分发，并在组网控制信息分组中指定频率集的切换时刻；各节点在约定的切换时刻同步换频，将原主用频率集切换至新的主用频率集，原备用频率集切换至新的备用频率集；完成频率切换后的感知节点和汇聚节点，采用新的主用频率集进行数据传输和组网控制信息传输，采用新的备用频率集进行干扰检测信息传输。
8.根据权利要求7所述的网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰系统，其特征在于，所述干扰监测单元采用能量检测、匹配滤波或双门限检测，对工作频带内各频点的干扰状态进行检测，若频点被干扰则取值为1，若无干扰则取值为0。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中，存储的计算程序，所述计算程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法的步骤。
10.一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时，实现上述权利要求1-6中任意一项所述的网络域协作干扰检测及智能跳频抗干扰方法的步骤。
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