一种用于无人机的自适应干扰系统的制作方法

本发明涉及无人机干扰技术领域，特别是涉及一种用于无人机的自适应干扰系统。

背景技术：

现有的无人机干扰系统一般有三种制式：

1、全频段压制。干扰器使用白噪声对所需干扰的频段一直进行压制式干扰，使无人机的通信系统和gps系统无法正常工作。该干扰器设计较为简单，易于实现。但干扰器由于发送的信号带宽很宽，因此所需的等效功率非常大，其功耗会很大。

2、欺骗式干扰。干扰器发送特殊的信号，使无人机锁定或者接收到假的信号，导致无人机无法正常工作。该干扰器设计非常复杂，一般只能对公开标准的特殊系统进行欺骗，例如gps。但其干扰方式的特殊性，其所需的等效功率较低，其功耗较小，技术难度很大，且需要知道被干扰系统的具体实现方式，否则无法达到干扰的目的。欺骗式干扰通过使对方接收机错误的接收到干扰信号，锁定假的信号，从而无法接收正常的信号，一般通信系统都有同步、伪码、帧格式等校验手段，因此需要知道对方的具体实现方式才有可能使对方接收机锁定干扰信号，而不是正常信号。很多通信系统并不公开其具体实现方式，很难进行欺骗式干扰，而且即使知道其具体实现方式，如gps，其发射机本身的实现难度已经大大超过干扰系统本身，而且其接收机还会有很多反欺骗算法进行保护。

3、跳频式压制。常用的跳频式压制发送的信号是固定功率的带限白噪声信号，干扰器使用带限白噪声进行跳频干扰，使无人机的通信系统和gps系统无法正常工作。频点为随机选择，无法将全部干扰功率集中在有信号的频段内，可能存在能量浪费。与全频段压制干扰相比，其达到相同的干扰效果所需的相对功率会降低，与跳频速度和信号带宽有关。其功耗会介于前面两者中间，但其干扰性能取决于干扰系统的跳频方式和被干扰系统的工作制式。跳频干扰的跳频速率、跳频带宽等参数都会影响干扰性能，同时也取决于被干扰系统的工作制式，例如ofdm、跳频、fsk等等。

综上，现有的无人机干扰系统，并不关心被干扰带宽内是否存在信号，也不关心被干扰信号的特征，仅按照固定的发送方式进行干扰，这就存在干扰信号对实际的被干扰信号并不是最佳干扰信号，干扰性能没有达到最优的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于无人机的自适应干扰系统，能够针对被干扰信号的特征，发送特定的干扰信号，使干扰性能达到最优。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于无人机的自适应干扰系统，包括：时隙控制模块，与所述时隙控制模块分别连接的射频信号接收器、射频信号发生器和开关，与所述射频信号接收器连接的实时信号特征检测器，与所述实时信号特征检测器连接的所述干扰信号发生器，以及与所述开关连接的天线；所述开关连接于所述天线与所述射频信号接收器的信号输入端之间，并连接于所述天线与所述射频信号发生器的信号输出端之间，所述干扰信号发生器的信号输出端与所述射频信号发生器的信号输入端连接；

所述时隙控制模块用于生成时隙0～n的控制信号，控制所述射频信号接收器、所述射频信号发生器和所述开关的工作时序；所述天线用于接收无线射频信号；所述开关用于在时隙0时接通所述射频信号接收器，和在时隙1～n时接通所述射频信号发生器；所述射频信号接收器用于将接收到的所述无线射频信号转换为数字信号，并将所述数字信号发送至所述实时信号特征检测器；所述实时信号特征检测器用于对所述数字信号进行相对功率检测和通信体系检测，并将检测结果发送至所述干扰信号发生器；所述干扰信号发生器用于根据所述检测结果生成数字干扰信号，并将所述数字干扰信号发送至所述射频信号发生器；所述射频信号发生器用于将所述数字干扰信号转换为射频信号，并将所述射频信号经所述天线发送至被干扰信号。

可选的，所述时隙控制模块每隔周期t生成一次时隙0～n的控制信号，将所述周期t等分为时隙0～n，共n+1个时隙；时隙0为接收时隙，时隙1～n均为发送时隙，每个时隙持续τ秒。

可选的，所述实时信号特征检测器在所述接收时隙内对所述数字信号进行快速傅里叶变换，得到频谱数据a(k)，k取值为1～n*m，其中n为频段数，m为每个频段的点数，k为快速傅里叶变换输出的信号序号，共n*m点；将频谱等分为频段1～n，每个频段带宽为b，中心频点为fbn，计算段内的平均功率pn，pn为a(k(n))绝对值平方的均值，其中n是频段序号，n取值为1～n，k(n)仍然为快速傅里叶变换输出的信号序号，k(n)取值为(n-1)*m+1～n*m，根据所述平均功率pn计算相对功率an，

可选的，所述实时信号特征检测器用于在所述接收时隙内根据所述数字信号判断所述数字信号中是否包含fsk/fm窄带通信、跳频通信、扩频通信、单载波或多载波体系的信号特征，如是，则根据所述信号特征确定通信体系的类别。

可选的，当所述实时信号特征检测器确定所述通信体系的类别为跳频通信或无法确定所述通信体系的类别时，所述干扰信号发生器采用干扰方式1全带宽压制式干扰生成所述数字干扰信号；当所述实时信号特征检测器确定所述通信体系的类别为fsk/fm窄带通信、扩频通信、单载波和多载波体系中的一种或多种时，所述干扰信号发生器采用干扰方式2或干扰方式3生成所述数字干扰信号。

可选的，所述干扰方式1包括：根据所述相对功率an对待发送的干扰信号进行频谱调整，使发送的干扰信号的功率谱特征和接收时隙接收到的信号的功率谱特征匹配，所述匹配是指所述发送的干扰信号的功率谱特征分布满足p+a1,p+a2,…,p+an，然后在发送时隙1～n连续发送，其中，p为射频信号发生器的基准功率，a1～an为调整量；发送的干扰信号是带宽为b*n，长度为τ*n秒，频点为f0+b*(n-1)的带限白噪声信号n，n＝1～n，共n个信号求和得到的干扰信号，所述干扰信号从时隙1开始发送，在时隙n发送结束。

可选的，所述干扰方式2包括：在发送时隙1发送中心频率为fb1，带宽为b，功率为p+a1的带限白噪声，持续时间为τ秒；在发送时隙2发送中心频率为fb2，带宽为b，功率为p+a2的带限白噪声，持续时间为τ秒，在发送时隙n发送中心频率为fbn，带宽为b，功率为p+an的带限白噪声，持续时间为τ秒，其中，p为射频信号发生器的基准功率，a1～an为调整量。

可选的，所述干扰方式3包括：动态调整发送频点的时隙占比，所述相对功率值an越大，时隙占比越多，所述相对功率值an越小，时隙占比越小，对所述相对功率值an设定一个阈值，所述相对功率值an大于所述阈值，则所述相对功率值an所处频段内存在通信传输信号，发送时隙1～n在所述周期t内轮流发送对应频段的干扰信号，频段n对应发送的干扰信号的中心频率为fbn，带宽为b，功率为p+an的带限白噪声，持续时间为τ秒，其中，p为射频信号发生器的基准功率，an为调整量；所述相对功率值an小于所述阈值，则所述相对功率值an所处频段内不存在通信传输信号，不发送对应频段的干扰信号。

可选的，所述系统按时隙0～n周期循环工作。

可选的，所述无线射频信号包括被干扰信号和环境噪声。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明公开的用于无人机的自适应干扰系统，包括：时隙控制模块，与所述时隙控制模块分别连接的射频信号接收器、射频信号发生器和开关，与所述射频信号接收器连接的实时信号特征检测器，与所述实时信号特征检测器连接的所述干扰信号发生器，以及与所述开关连接的天线；所述开关连接于所述天线与所述射频信号接收器的信号输入端之间，并连接于所述天线与所述射频信号发生器的信号输出端之间，所述干扰信号发生器的信号输出端与所述射频信号发生器的信号输入端连接；所述时隙控制模块用于生成时隙0～n的控制信号，控制所述射频信号接收器、所述射频信号发生器和所述开关的工作时序；所述天线用于接收无线射频信号；所述开关用于在时隙0时接通所述射频信号接收器，和在时隙1～n时接通所述射频信号发生器；所述射频信号接收器用于将接收到的所述无线射频信号转换为数字信号，并将所述数字信号发送至所述实时信号特征检测器；所述实时信号特征检测器用于对所述数字信号进行相对功率检测和通信体系检测，并将检测结果发送至所述干扰信号发生器；所述干扰信号发生器用于根据所述检测结果生成数字干扰信号，并将所述数字干扰信号发送至所述射频信号发生器；所述射频信号发生器用于将所述数字干扰信号转换为射频信号，并将所述射频信号经所述天线发送至被干扰信号。该系统通过实时信号特征检测器对被干扰信号进行相对功率检测和通信体系检测，干扰信号发生器根据检测结果发送特定的干扰信号，从而能够针对被干扰信号的特征，发送特定的干扰信号，使干扰性能达到最优。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于无人机的自适应干扰系统实施例的结构图；

图2为本发明用于无人机的自适应干扰系统实施例的时隙控制模块中时隙划分示意图；

图3为本发明用于无人机的自适应干扰系统实施例的实时信号特征检测器中频段划分示意图；

图4为本发明用于无人机的自适应干扰系统实施例的干扰信号发生器中干扰方式1收发频谱示意图；

图5为本发明用于无人机的自适应干扰系统实施例的干扰信号发生器中干扰方式2收发频谱示意图；

图6为本发明用于无人机的自适应干扰系统实施例的干扰信号发生器中干扰方式3收发频谱示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于无人机的自适应干扰系统，能够针对被干扰信号的特征，发送特定的干扰信号，使干扰性能达到最优。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明用于无人机的自适应干扰系统实施例的结构图。参见图1，该用于无人机的自适应干扰系统，包括：

时隙控制模块101，与所述时隙控制模块101分别连接的射频信号接收器102、射频信号发生器103和开关104(射频开关，专门用于射频收发切换的器件)，与所述射频信号接收器102连接的实时信号特征检测器105，与所述实时信号特征检测器105连接的所述干扰信号发生器106，以及与所述开关104连接的天线107；所述开关104连接于所述天线107与所述射频信号接收器102的信号输入端之间，并连接于所述天线107与所述射频信号发生器103的信号输出端之间，所述干扰信号发生器106的信号输出端与所述射频信号发生器103的信号输入端连接。

所述时隙控制模块101用于生成时隙0～n的控制信号，控制所述射频信号接收器102、所述射频信号发生器103和所述开关104的工作时序；如图2所示，所述时隙控制模块101每隔周期t生成一次时隙0～n的控制信号，将所述周期t等分为时隙0～n，共n+1个时隙；时隙0为接收时隙，时隙1～n均为发送时隙，每个时隙持续τ秒。

所述天线107用于接收无线射频信号，所述无线射频信号包括被干扰信号和环境噪声，由于本系统的干扰目标为无线通信系统，因此接收端的射频信号为来自环境中的无线射频信号，包括环境噪声和被干扰信号。由于无人机的干扰系统是干扰无线信号，因此，接收前端设置天线用于接收无线信号。

所述开关104用于在时隙0时接通所述射频信号接收器102，和在时隙1～n时接通所述射频信号发生器103。

所述射频信号接收器102用于将接收到的所述无线射频信号(包括被干扰信号)转换为数字信号，并将所述数字信号发送至所述实时信号特征检测器105。

所述实时信号特征检测器105用于对所述数字信号进行相对功率检测和通信体系检测，并将检测结果发送至所述干扰信号发生器106；所述干扰信号发生器106用于根据所述检测结果生成数字干扰信号，并将所述数字干扰信号发送至所述射频信号发生器103；所述射频信号发生器103用于将所述数字干扰信号转换为射频信号，并将所述射频信号经所述天线107发送至被干扰信号。

所述实时信号特征检测器105在所述接收时隙(时隙0)内对所述数字信号进行快速傅里叶变换，得到频谱数据a(k)，k取值为1～n*m，其中n为频段数，m为每个频段的点数，k为快速傅里叶变换输出的信号序号，共n*m点；将频谱等分为频段1～n，每个频段带宽为b，中心频点为fbn，计算段内的平均功率pn，pn为a(k(n))绝对值平方的均值，其中n是频段序号，n取值为1～n，k(n)仍然为快速傅里叶变换输出的信号序号，只是增加了与频段序号的关联性，k(n)取值为(n-1)*m+1～n*m，k(n)＝(n-1)*m+1～n*m为k的计算公式，例如：频段1时，n＝1，k(1)取值为1、2、3、...、m，频段2时，n＝2，k(2)取值为m+1、m+2、m+3、...、2*m，以此类推；根据所述平均功率pn计算相对功率an，所述相对功率an即为该时间段内的频谱特征。所述数字信号包括所述被干扰信号经所述射频信号接收器102转换的被干扰信号的数字信号，所述被干扰信号的数字信号中包括有时域信号，所述时域信号在所述实时信号特征检测器105中被进行快速傅里叶变换，通过快速傅里叶变换计算所述时域信号的频谱，从而得到频谱数据，如图3所示，将频谱分段为频段1到频段n，等间隔划分，例如840mhz～900mhz分为6段，840～850,850～860,...,890～900，每10mhz一段。

所述实时信号特征检测器105每隔周期t在接收时隙0会计算一次频谱特征(相对功率an)，实时跟踪信号变化。所述实时信号特征检测器105用来计算相对功率检测和通信体系检测，频谱特征、功率谱特征都是指相对功率，除了快速跳频系统外，一般的通信系统的功率谱并不会在短时间内(秒级)快速变化(即不会在短时间内出现频谱特征的变化)，因此在时隙0检测到的信号特征是可以体现时隙1～n的信号特征的，不会出现时隙0和时隙1～n的信号特征完全不同，导致干扰信号的干扰性能下降甚至无效。

所述实时信号特征检测器105还用于在所述接收时隙(时隙0)内根据所述数字信号(所述被干扰信号的数字信号中包括的时域信号)判断所述数字信号中是否包含fsk/fm窄带通信、跳频通信、扩频通信、单载波或多载波体系的信号特征，如是，则根据所述信号特征确定通信体系的类别。由于常用的通信体系包括fsk/fm等窄带通信、跳频通信、扩频通信、单载波、多载波等体系，这些通信体系会有各自的信号特征，因此所述实时信号特征检测器105对接收时隙(时隙0)接收到的所述时域信号，通过现有的复杂算法进行计算，判断得到的计算结果中是否包含fsk/fm窄带通信、跳频通信、扩频通信、单载波或多载波体系的信号特征，如是，则根据所述信号特征确定通信体系的类别。

当所述实时信号特征检测器105确定所述通信体系的类别为跳频通信或无法确定所述通信体系的类别时，所述干扰信号发生器采用干扰方式1全带宽压制式干扰生成所述数字干扰信号；如图4所示，所述干扰方式1包括：根据所述相对功率an(信号特征)对待发送的干扰信号进行频谱调整，使发送的干扰信号的功率谱特征(信号功率特征)和接收时隙(时隙0)接收到的信号的功率谱特征(信号功率特征)匹配，所述匹配是指所述发送的干扰信号的功率谱特征分布满足p+a1,p+a2,…,p+an，然后在发送时隙1～n连续发送，其中，p为射频信号发生器的基准功率(射频信号发生器产生的信号有一个基准功率值)，a1～an为调整量；发送的干扰信号是带宽为b*n，长度为τ*n秒，频点为f0+b*(n-1)的带限白噪声信号n，n＝1～n，共n个信号求和得到的干扰信号，所述干扰信号从时隙1开始发送，在时隙n发送结束。该干扰模式为全带宽压制式干扰的自适应方式，发送的信号不再是白噪声，而是有功率起伏的特殊信号(调整后的干扰信号不再是带限白噪声，而是不平坦的带限信号)，信号特征通过接收时隙计算(上述实时信号特征检测过程)。该干扰方式针对频段内有多个信号分布(被干扰频段内存在多个被干扰信号的情况)的情况更有优势，但功耗基本没有减少，仅增加干扰性能。

当所述实时信号特征检测器105确定所述通信体系的类别为fsk/fm窄带通信、扩频通信、单载波和多载波体系中的一种或多种时，所述干扰信号发生器采用干扰方式2或干扰方式3生成所述数字干扰信号；所述干扰方式2和所述干扰方式3均为跳频干扰方式；如图5所示，所述干扰方式2包括：在发送时隙1发送中心频率为fb1，带宽为b，功率为p+a1的带限白噪声，持续时间为τ秒；在发送时隙2发送中心频率为fb2，带宽为b，功率为p+a2的带限白噪声，持续时间为τ秒，在发送时隙n发送中心频率为fbn，带宽为b，功率为p+an的带限白噪声，持续时间为τ秒，其中，p为射频信号发生器的基准功率(射频信号发生器产生的信号有一个基准功率值)，a1～an为调整量。该干扰方式为跳频干扰的自适应模式，其通过接收时隙计算发送的功率(上述实时信号特征检测过程)，提高干扰性能。该干扰方式针对窄带通信更有优势，而且等效干扰功率增加，同样干扰性能的情况下功耗降低。如图6所示，所述干扰方式3包括：动态调整发送频点的时隙占比，不再是1频点对应1时隙，检测功率大的时隙占比多一些，检测功率小的时隙占比小一些，对可能存在通信信号的频段(通过相对功率值判断，相对功率值越大说明存在信号的可能性越大，同时相对功率值越大，要干扰它所需的干扰信号能量也越大)进行更多的干扰，来提高干扰性能。即所述相对功率值an越大，时隙占比越多，所述相对功率值an越小，时隙占比越小，通过对所述相对功率值an设定一个阈值(门限)，所述相对功率值an大于所述阈值，则所述相对功率值an所处频段内可能存在通信传输信号，发送时隙1～n在所述周期t内轮流发送对应频段的干扰信号，频段n对应发送的干扰信号的中心频率为fbn，带宽为b，功率为p+an的带限白噪声，持续时间为τ秒，其中，p为射频信号发生器的基准功率(射频信号发生器产生的信号有一个基准功率值)，an为调整量；假设频段3、4、k、k+1的相对功率值an大于门限，其余频段小于门限，则发送时隙1～n仅发送频段3、4、k和k+1这4个频点的干扰信号，这4个频点在周期内轮流发送，直到下个周期重新检测；频段3对应发送的信号中心频率为fb3，带宽为b，功率为p+a3的带限白噪声，持续时间为τ秒；频段k对应发送的信号中心频率为fbk，带宽为b，功率为p+ak的带限白噪声，持续时间为τ秒。所述相对功率值an小于所述阈值，则所述相对功率值an所处频段内不存在通信传输信号，不发送对应频段的干扰信号。该干扰方式仍然为跳频干扰的自适应模式，其通过接收时隙判断出该频段内是否存在通信传输信号来进行自适应干扰，可以有效的降低功耗，提高等效干扰功率。

该用于无人机的自适应干扰系统，按时隙0～n周期循环工作，通过实时信号特征检测器对被干扰信号进行相对功率检测和通信体系检测，通过干扰信号发生器进行自适应干扰，其中，通信体系检测对应通信体系自适应干扰，相对功率检测对应频谱特征自适应干扰。功率谱特征、功率谱分布、能量分布、频谱特征等均是指相对功率检测得到的结果。所述自适应干扰是指通过接收时隙0计算被干扰频段内的信号特征来实时的调整发送的干扰信号，达到更优的干扰性能(干扰信号去自动适应被干扰频段内的信号特征)。通信体系自适应干扰包括：若检测到跳频通信或者没有判断出任何通信体系，则采用干扰方式1全带宽压制式干扰。其余体系均可采用跳频干扰方式2或者3。频谱特征自适应干扰包括：根据接收时隙0计算出的频谱特征an(相对功率an)，在发送时隙1～n中发送特定的信号(干扰方式1/2/3中发送的干扰信号)进行自适应干扰。该系统通过进行实时信号特征(信号的功率谱能量分布特征)检测，在特定的时隙(接收时隙0)中检测需干扰频段内的信号特征分布(信号的功率谱能量分布特征)，然后发送自适应干扰信号，即根据检测到的信号特征，发送特定的干扰信号(干扰方式1/2/3中的干扰信号)；通过接收频段内的被干扰信号，分析被干扰信号的特征，然后发送特定的干扰信号，使得干扰性能达到了最优。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的系统及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。