一种智能抗干扰通信专用平台的制作方法

本实用新型涉及通信装置技术领域，具体涉及一种智能抗干扰通信专用平台。

背景技术：

随着无线通信技术的发展,通信对抗干扰能力的需求也在不断增长：一方面，无线通信的广泛应用使得电磁环境变得拥挤不堪，不同无线通信系统之间的干扰变得越来越严重；另一方面，在军事通信中，敌意干扰的干扰能力也在不断提高，电磁对抗和电磁战愈演愈烈。在复杂的电磁环境中，既要对抗干扰，又要尽可能利用信道容量，必须采取自适应抗干扰通信技术，根据干扰的动态变化自适应的调整通信的传输波形。

在现有的自适应抗干扰通信系统中，主要存在以下两个问题：因为干扰的复杂性、多样性和未知性，想人为设计一种能适应各种复杂干扰的自适应调整规则，是几乎不可能的；系统中可以选择的传输波形是有限的，导致系统对某些特定干扰的抗干扰能力降低。

近几年来，以机器学习为代表的人工智能技术发展迅猛。将人工智能技术与自适应抗干扰相结合为智能抗干扰技术，利用人工智能技术来进行抗干扰通信的自适应调整，是解决现存问题的有效途径。一方面，智能抗干扰技术使用机器学习来调整通信波形，无需人为设计一种自适应调整规则；另一方面，智能抗干扰技术并不是从有限的几种波形中选择一种来传输，而是通过机器学习直接产生通信波形，能够更广泛的适应不同类型的干扰。因此，智能抗干扰通信技术必将是未来发展的方向。

目前，市场上还没有适合于实现智能抗干扰通信的平台。因此，设计一种全新的智能抗干扰专用平台，用于进行智能抗干扰通信技术的研究和实现，具有重要的现实意义。

技术实现要素：

实用新型目的：针对现有技术中的问题，本实用新型公开了一种智能抗干扰通信专用平台，其能够解决现有抗干扰通信对抗某些干扰能力较弱、自适应调整不够智能的问题，有效提高干扰条件下的通信容量。

技术方案：为实现上述技术目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种智能抗干扰通信专用平台，其特征在于，包括电源电路、波形产生单元、fpga可编程逻辑单元、总控制器、模数转换单元、晶振和天线，其中，

所述电源电路用于为各功能单元提供工作电源，所述波形产生装置采用jetsonnano人工智能芯片、用于产生抗干扰传输波形，所述fpga可编程逻辑单元采用zynq-7020芯片上的fpga可编程逻辑单元、用于实现零中频抗干扰信号的信号处理，所述处理器采用zynq-7020芯片内嵌的双核armcortextm-a9处理器、控制整个系统，所述模数转换单元采用ad9361芯片、用于实现智能抗干扰信号的跳频、数/模转换和模/数转换；

所述fpga可编程逻辑单元通过axi总线与波形产生装置相连接、通过lvds电平线与模数转换单元相连接；晶振通过ttl电平线连接到fpga可编程逻辑单元和模数转换单元，提供时钟参考，模数转换单元通过sma线连接到天线。

作为优选，所述fpga可编程逻辑单元设置接口模块，接口模块包括网口和串口，fpga可编程逻辑单元通过axi总线与网口连接、通过一路ttl电平线与串口相连接。

作为优选，所述电源电路包括顺序连接的电源接口模块、电源保护模块、电压转换模块和锂电池充电管理模块。

优选地，所述电压转换模块包括tps5430电源转换芯片、lm1117-3.3芯片、adp1755芯片和bq24133芯片，分别用于输出不同电压值的电源。

有益效果：本实用新型公开了一种智能抗干扰通信专用平台，其采用可产生抗干扰传输波形的人工智能芯片，结合fpga可编程逻辑器件和双核控制处理器，以及集成射频芯片,搭建了能够实现将抗干扰通信技术与人工智能技术相结合的硬件通信平台，平台搭建和操作方便，集程度高，体积小，功耗低（功耗小于等于10w），开发简单，支持跳频、扩频、跳时等多种抗干扰功能，能够解决现有抗干扰通信对抗某些干扰能力较弱、自适应调整不够智能的问题，有效提高干扰条件下的通信容量和通信质量。

附图说明

图1为本实用新型的实施例一的结构示意图。

图2为本实用新型的电源电压转换和电池充电管理实现示意图。

图3为本实用新型的智能抗干扰通信专用平台使用时的信号处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

本实用新型公开了一种智能抗干扰通信专用平台，包括电源电路、波形产生单元、fpga可编程逻辑单元、总控制器、模数转换单元、晶振和天线。如图1所示，电源电路包括外部电源输入接口、内置电池、电源保护模块、电压转换以及内置电池充电管理模块。

具体地，波形产生单元采用nvidia公司的jetsonnano人工智能芯片，实现智能抗干扰传输波形的产生，其外观小巧、计算性能强大且耗电量低，jetsonnano支持高分辨率传感器，可以并行处理多个传感器，并且可在每个传感器流上运行多个现代神经网络，还支持许多常见的人工智能框架。fpga可编程逻辑单元采用xilinx公司的zynq-7020芯片上的fpga可编程逻辑单元实现零中频抗干扰信号的信号处理，总控制器采用xilinx公司的zynq-7020芯片内嵌的双核armcortextm-a9处理器实现整个系统的控制、数据链路层协议和网络层协议。zynq-7020芯片将双核armcortextm-a9处理器和fpga可编程逻辑单元集成在一颗单芯片中,从而构成所谓的ps(processingsystem)加pl(programmablelogic)的单芯片soc解决方案，体积小巧、可实现平台的软硬件协同设计。模数转换单元采用adi公司的ad9361芯片实现智能抗干扰信号的跳频、数/模转换和模/数转换，ad9361芯片具有自动增益控制、校正和数字滤波等功能设置，有利于提高整个通信系统的的抗干扰性能。

zynq-7020芯片通过axi总线与jetsonnano芯片和网口相连接，通过lvds电平线与ad9361芯片相连接，通过一路ttl电平线与串口相连接。晶振通过ttl电平线连接到zynq-7020芯片和ad9361芯片，为其提供时钟参考。ad9361芯片通过sma线连接到天线。

本实用新型搭建了能够实现将抗干扰通信技术与人工智能技术相结合的硬件通信平台，用于实现的主要功能为：

1、基于人工智能芯片jetsonnano，实现智能抗干扰通信传输波形的产生和调制解调；

2、基于fpga可编程逻辑单元实现零中频抗干扰数字信号的信号处理，包括数字滤波、频谱认知等功能；

3、采用armcortextm-a9处理器作为主处理器，实现整个系统的控制；

4、基于armcortextm-a9处理器实现数据链路层协议和网络层协议；

5、基于ad9361芯片实现智能抗干扰信号的跳频、数/模转换和模/数转换。

如图2所示，本实用新型的在电源电压转换和电池充电管理部分，电路板首先采用tps5430电源转换芯片将输入电压（9v~36v）转换为5v电压供给jetsonnano人工智能芯片和后续其他电源转换芯片使用，采用lm1117-3.3芯片将5v电源转换为3.3v电压供zynq-7020芯片使用，采用adp1755芯片将5v电源转换为1.35v电源供给ad9361芯片使用，采用bq24133芯片将5v电源转为4.2v电源给内置锂电池充电，内置锂电池采用单颗3000毫安时的18650电池。

本实施例中，主处理器armcortextm-a9采用嵌入式linux操作系统，通过加载jetsonnano芯片和ad9361芯片的驱动程序实现对这两个模块的控制和数据分享。jetsonnano人工智能芯片采用嵌入式linux操作系统运行机器学习算法。

平台的信号处理可以分为发送和接收两个部分。如图3所示，发送信号处理流程具体如下：

1、armcortextm-a9芯片通过网口接收网络层用户信息并根据网络层协议对其进行解析，然后将解析得到物理层用户信息交换至jetsonnano人工智能芯片；

2、jetsonnano人工智能芯片根据检测得到的干扰信息自适应的产生发送传输波形，并根据发送传输波形对物理层用户信息进行调制，然后将调制后的交换至zynq-7020芯片的可编程逻辑单元；

3、zynq-7020芯片对调制信号进行信号处理，使之适合于在信道中发送，并将处理后的信号发送至ad9361芯片；

4、ad9361芯片对数字零中频信号进行数/模转换和上变频，并将得到的中频信号送至天线发射。

接收信号处理流程具体如下：

1、ad9361芯片对天线接收到的信号进行下变频和模/数转换，并将得到的数字零中频信号送至zynq-7020芯片；

2、zynq-7020芯片对数字零中频接收信号进行采样、滤波等信号处理，并将处理后的信号并送至jetsonnano人工智能芯片；

3、jetsonnano人工智能芯片根据对端发送的训练序列自适应的产生接收的传输波形，并根据接收传输波形进行解调，然后将解调得到的用户信息交换至armcortextm-a9芯片；

4、armcortextm-a9芯片根据网络层协议对接收到的用户信息进行封装，并将封装后的信息通过网口上报给用户。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。