一种抗干扰无人机数据链的实现方法与流程

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种抗干扰无人机数据链的实现方法。

背景技术：

无人机数据链是连接无人机与其他飞行器之间、无人机与舰载指挥平台之间，以及无人机与地面操控指挥人员、设备之间资源共享的信息桥梁。干扰是导致无人机数据链系统失效的主要因素，也是敌方妨害我方无人机的主要手段。随着无人机在军事上发挥的作用日益明显，对其数据链的抗干扰性能也提出了更多的要求，其中削弱数据链所面临的窄带干扰、宽带干扰、宽带噪声等干扰的影响尤为重要。目前UAV数据链实现抗干扰的关键技术有直接序列扩频技术(DSSS)、跳频扩频技术(FHSS)等。其中DSSS技术通过信息码元和高速伪码相乘来拓展信号的带宽来提高抗干扰性能，但是该技术在提升抗干扰性能的同时降低了频谱的利用率；FHSS技术是通过信号在不同的频点上的跳变来实现信号频带的展宽，但是跳频点数的增多会增加系统的复杂度。

文献“Studies on Novel Anti-jamming Technique of Unmanned Aerial Vehicle Data Link[J].Chinese Journal of Aeronautics,2008”通过直扩、多进制扩频、OFDM(正交频分复用)提出正交码时分多子信道扩谱调制(OC-TDMSCSSM)，为提高无人机数据链抗干扰性能奠定了基础。但由于该方法跳频选择的频点固定，不利于增加跳频点数来提高系统处理增益，同时系统整体设计的复杂度较高，因此，难以达到战场环境中的无人机数据链抗干扰要求。

技术实现要素：

为了解决现有无人机数据链系统抗窄带干扰、宽带干扰、宽带噪声等干扰能力不足的问题，本发明提出一种抗干扰无人机数据链的实现方法。利用OFDM(正交频分复用)中IFFT(逆快速傅立叶变换)和FFT(快速傅立叶变换)，并在其基础上进行跳频，提高了跳频速率，同时也使得频点数不再固定，最终实现无人机数据链有效的抵抗窄带干扰、宽带干扰、宽带噪声等干扰的影响。

一种抗干扰无人机数据链的实现方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：地面发射数据，具体为：

步骤1：发射端对源信息进行卷积编码，得到卷积编码后的信息，再对卷积编码后的信息进行交织，得到交织后的信息；

步骤2：对步骤1得到的交织后的信息进行直接序列扩频和多进制扩频处理，得到扩频后的信息；

步骤3：对扩频后的信息进行串并转换和BPSK基带调制，得到BPSK基带调制后的信息，然后，根据调制后的信息选择正交扩谱码，并构建矩阵A，其中，矩阵的其中一行为所选择的正交扩谱码，其余行均为0，正交扩谱码所在行由PN码随机选取确定；

步骤4：采用IFFT对步骤3得到的矩阵进行OFDM调制，得到OFDM调制后的信息；

步骤5：对OFDM调制后的信息进行并串转换和载波调制，得到发射信号，并通过天线发射出去，完成数据发送；

步骤二：无人机接收数据，具体为：

步骤1：接收端天线接收到信号后，对接收后的信号进行载波解调，得到解调后的信号；

步骤2：对载波解调后的信号进行串并转换，得到矩阵A′；

步骤3：采用FFT对矩阵A′进行OFDM解调，得到OFDM解调后的信息；

步骤4：根据PN码选择OFDM解调后的信息中的对应行，并进行BPSK解调，得到BPSK解调后的信息；

步骤5：根据正交扩谱码的正交性选择BPSK解调后的信息的峰值最大值，并进行多进制扩频解扩，得到多进制扩频解扩后的信息；

步骤6：对多进制扩频解扩后的信息进行并串转换和直接序列扩频解扩，得到直接序列扩频解扩后的信息；

步骤7：对直接序列扩频解扩后的信息进行解交织，得到解交织后的信息；

步骤8：对解交织后的信息进行卷积译码，得到所发射的源信息。

本发明的有益效果是：通过利用PN码对BPSK基带调制后的信息进行跳频选择，并利用IFFT对跳频选择后的信息进行OFDM调制，与现有扩频和OFDM结合的无人机数据链抗干扰方法相比，有效地降低了系统实现的复杂度，有利于实现数字化的高效无人机数据链抗干扰系统。同时，也解决了传统跳频系统中跳频速率缓慢、频点数固定不易改变、设备复杂以及对窄带干扰、宽带干扰、宽带噪声等干扰的抗干扰能力不足的问题。

附图说明

图1是本发明的一种抗干扰无人机数据链实现方法的基本流程图。

图2是本发明方法的数据链发射数据示意图。

图3是本发明方法的数据链接收数据示意图。

图4是利用本发明方法在宽带干扰下的误码率分布曲线效果图。

图5是利用本发明方法在窄带干扰下的误码率分布曲线效果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明的一种抗干扰无人机数据链实现方法，其基本流程图如图1所示，其数据链发射数据和接收数据示意图分别如图2和图3所示，具体包括如下步骤：

步骤一：地面发射数据，具体为：

步骤1：发射端对源信息进行卷积编码，得到卷积编码后的信息，再对卷积编码后的信息进行交织，得到交织后的信息；

步骤2：对步骤1得到的交织后的信息进行直接序列扩频和多进制扩频处理，得到扩频后的信息；

步骤3：对扩频后的信息进行串并转换和BPSK基带调制，得到BPSK基带调制后的信息，然后，根据调制后的信息选择正交扩谱码，并构建矩阵A，其中，矩阵的其中一行为所选择的正交扩谱码，其余行均为0，正交扩谱码所在行由PN码随机选取确定；

步骤4：采用IFFT(逆快速傅立叶变换)对步骤3得到的矩阵进行OFDM(正交频分复用)调制，得到OFDM调制后的信息；

步骤5：对OFDM调制后的信息进行并串转换和载波调制，得到发射信号，并通过天线发射出去，完成数据发送；

步骤二：无人机接收数据，具体为：

步骤1：接收端天线接收到信号后，对接收后的信号进行载波解调，得到解调后的信号；

步骤2：对载波解调后的信号进行串并转换，得到矩阵A′；

步骤3：采用FFT(快速傅立叶变换)对矩阵A′进行OFDM解调，得到OFDM解调后的信息；

步骤4：根据PN码选择OFDM解调后的信息中的对应行，并进行BPSK解调，得到BPSK解调后的信息；

步骤5：根据正交扩谱码的正交性选择BPSK解调后的信息的峰值最大值，并进行多进制扩频解扩，得到多进制扩频解扩后的信息；

步骤6：对多进制扩频解扩后的信息进行并串转换和直接序列扩频解扩，得到直接序列扩频解扩后的信息；

步骤7：对直接序列扩频解扩后的信息进行解交织，得到解交织后的信息；

步骤8：对解交织后的信息进行卷积译码，得到所发射的源信息。

本实施例仿真参数设置如表1。在Matlab环境下进行本发明方法和传统OC-TDMSCSSM(正交码时分多子信道扩谱调制)方法仿真，并分别引入宽带干扰和窄带干扰，其中，在宽带干扰影响下误码率曲线分布如图4所示，在窄带干扰影响下误码率曲线分布如图5所示。可以看出，在宽带干扰下，当误码率是10^-5时，本发明方法的抗干扰性能同OC-TDMSCSSM方法相比提高了1dB左右；在窄带干扰下，当误码率是10^-5时，本发明方法的抗干扰性能同OC-TDMSCSSM方法相比提高了1.5dB左右。

表1