TDMA宽带弹载跳频数据链空域自适应抗干扰控制方法和装置与流程

本发明涉及一种tdma宽带跳频数据链空域自适应抗干扰控制方法和装置，属于军事通信，更进一步涉及空时联合抗干扰通信技术。

背景技术：

1、tdma宽带跳频数据链组网终端的通信接入体制为tdma，为实现通信链路抗干扰，信号采用跳频体制，跳频带宽1ghz。跳频系统分为慢跳频系统和快跳频系统。跳频通信通过射频信号在宽频带内随机跳变，减少通信信号与干扰信号在时域和频域连续重叠，达到通信信号不受或少受干扰信号干扰的目的。快跳频系统抗截获、抗跟踪干扰的性能更好，一般都采用快跳频。

2、为提高系统抗干扰能力，相控阵天线采用空域自适应调零技术。空域自适应调零通过在天线波束上形成干扰信号来波方向上的增益零陷，减少与通信信号不同来向的干扰信号进入通信系统的能量，达到改善信干比的目的。空域自适应调零算法分为开环算法和闭环算法。对于快速跳频系统，需要快速检测每一跳所在频点是否存在干扰，而闭环自适应算法的自适应加权向量收敛速度取决于输入信号相关矩阵的特征值的离散情况，权值的收敛速度不稳定，不满足快速跳频系统需求。

3、常用的自适应调零最优准则包括：最大信干噪比(msinr)准则、最小均方误差(mmse)准则、线性约束最小方差(lcmv)准则、最大似然准则(ml)等。最大信干噪比准则借助阵列赋值在干扰到达方向产生零陷响应保证干扰信号最小接收。最小均方差准则利用参考信号对消与之不相关的干扰信号。最大似然准则的核心是利用已知干扰信号统计特性滤除接收信号中的干扰信号分量确保期望信号的正常接收。最小方差准则的核心是利用参考通道信号对消确保最大抑制干扰噪声。由于在实际使用条件下很难获取一组与期望信号高度相关的参考信号，也无法预知干扰信号特征，因此在工程应用中更多采用更具有普遍性的最大信干比准则。

4、空域自适应调零算法在使用时将面临通信信号中有干扰信号和通信信号中没有干扰信号两种情况。当通信信号中没有干扰信号时，最佳的处理方法是不进行空域调零处理，直接将没有干扰的信号传递给后端的信号处理电路。因此，在空域自适应调零算法使用前，应对通信频带进行干扰检测，以使空域自适应调零电路工作在最佳的模式下。在通信频带内实施干扰检测和空域自适应调零算法控制，是tdma宽带跳频数据链自适应抗干扰最优输出的重要环节。

5、但是，随着低频段通信频谱资源的枯竭和抗干扰需要，通信频段在不断提高，已从l、s频段逐步提高到ku、ka频段甚至更高。根据扩频通信理论，通信系统选用的扩/跳频通信带宽都远远大于通信信号的调制带宽。在高频段、大带宽中进行干扰频谱实时检测，面临采样频率高、采样带宽宽、采样数据处理量大等问题，技术实现十分困难。

技术实现思路

1、本发明所解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种tdma宽带跳频数据链空域自适应抗干扰控制方法和装置，检测跳频系统中的干扰信号，并适时地采用自适应调零算法实现空域抗干扰。

2、本发明所采用的技术方案是：tdma宽带弹载跳频数据链空域自适应抗干扰控制方法，该方法包括如下步骤：

3、将tdma宽带跳频数据链的n路射频宽带时变信号解跳后进行下变频处理转换为n路中频信号，n为tdma宽带跳频数据链接收通道数；

4、对n路中频信号进行包络检波处理，得到n路检波电压信号，并对n路检波电压信号进行校准，消除接收通道的差异；

5、根据校准之后的n路检波电压信号，判断接收信号中是否存在干扰；

6、接收信号中无干扰信号时，根据导弹平台的位置和姿态信息，以及通信对象的位置信息计算出天线波束指向，继而计算出每个接收通道的波控数据，用波控数据对n路中频信号进行幅相加权处理后，将n路中频信号在数字域合成1路接收信号；

7、接收信号中存在干扰信号时，采用自适应调零算法产生的调零波控权值对已经完成天线指向加权处理的每个通道的接收数据再次进行加权处理，然后将n路中频信号在数字域合成1路接收信号，实现空域抗干扰接收。

8、优选地，所述检波电压进行校准的方法为：根据检波电压信号，检索预先存储的对应通道的检波电压检测值-校准因子对照表，得到校准因子，将检波电压信号减去校准因子，得到检波标称电压值；

9、优选地，所述校准因子通过如下方法测定：

10、在实验室预先对n个接收通道进行标定，通过分别给n个接收通道输入不同强度的信号电平，测得每个接收通道不同输入信号强度对应的检波电压实测值，实测值与标称值的差值作为校准因子。

11、优选地，判断接收信号中是否存在干扰的方法为：

12、判断每个接收通道是否存在干扰信号：

13、当检波电压高于“有干扰”门限时，可判定接收信道中存在干扰信号；

14、当检波电压低于“无干扰”门限时，可判定接收信道中不存在干扰信号；

15、统计n个接收通道中是否存在干扰信号的状态，如果2/3以上接收通道中存在干扰信号，认为接收信号中存在干扰信号；如果2/3以上接收通道中不存在干扰信号，认为接收信号中不存在干扰信号；如果判断结果处于存在干扰和不存在干扰之间，则维持上一次判定状态。

16、优选地，所述“无干扰”门限为中频信号的检波电压的上限值，“有干扰”门限为“无干扰”门限的2倍。

17、优选地，当检波电压处于“无干扰”门限与“有干扰”门限之间时，接收通道中是否存在干扰信号的状态不变。

18、本发明的另一个技术方案是：tdma宽带跳频数据链空域自适应抗干扰控制装置，该装置包括相控阵天线模块、收发阵列模块、天线调零处理模块、数据处理模块、网络控制模块；

19、相控阵天线模块，采用n个单元天线同时接收tdma宽带跳频数据链信号，经下变频、滤波、放大后，得到n路射频宽带时变信号，发送至收发阵列模块；接收来自收发阵列模块的1路发射射频信号，功分为n路后分别进行移相放大，然后送给n个天线单元，向空间辐射；

20、收发阵列模块，将n路射频宽带时变信号解跳后，进行下变频处理转换为n路中频信号，将中频信号发送给天线调零模块，对每路中频信号进行包络检波处理，得到检波电压信号送给数据处理电路；将数据处理模块送来的1路发射信号放大、上变频后送给相控阵天线模块；

21、数据处理模块，对收发阵列模块送来的n路包络检波电压信号进行校准，根据校准之后的n路检波电压信号，判断接收信号中是否存在干扰，并将判断结果输出给天线调零处理模块；将天线调零处理模块输出的一路合成信号进行捕获、跟踪、解扩、解调处理得到接收数据，发送给网络控制模块；将导弹平台需要发送的数据组帧、编码、调制、数模转换后，得到发射信号发送给收发阵列模块；

22、天线调零处理模块，接收信号中无干扰信号时，根据导弹平台的位置和姿态信息，以及通信对象的位置信息计算出天线波束指向，继而计算出每个接收通道的波控数据，用波控数据对中频信号进行幅相加权处理后，将n路中频信号在数字域合成1路接收信号；接收信号中存在干扰信号时，采用自适应调零算法产生的调零波控权值对已经完成天线指向加权处理的每个通道的接收数据再次进行加权处理，然后将n路中频信号在数字域合成1路接收信号，实现空域抗干扰接收,天线调零处理模块输出的1路接收信号送给数据处理模块进行解调、译码等处理。

23、网络控制模块，将导弹平台的位置和姿态信息，送给天线调零处理模块；将导弹平台需要发送的数据送给数据处理模块；将数据处理模块处理后的接收数据输出给导弹平台；负责产生收发时隙标志，并将收发时隙标志实时发送给数据处理模块和相控阵天线模块，控制数据处理模块、相控阵天线模块的收发状态。

24、优选地，所述检波电压进行校准的方法为：根据检波电压信号，检索预先存储的对应通道的检波电压检测值-校准因子对照表，得到校准因子，将检波电压信号减去校准因子，得到检波标称电压值；

25、优选地，所述校准因子通过如下方法测定：

26、在实验室预先对n个接收通道进行标定，通过分别给n个接收通道输入不同强度的信号电平，测得每个接收通道不同输入信号强度对应的检波电压实测值，实测值与标称值的差值作为校准因子。

27、优选地，判断接收信号中是否存在干扰的方法为：

28、判断每个接收通道是否存在干扰信号；

29、当检波电压高于“有干扰”门限时，可判定接收信道中存在干扰信号；

30、当检波电压低于“无干扰”门限时，可判定接收信道中不存在干扰信号；

31、统计n个接收通道中是否存在干扰信号的状态，如果2/3以上接收通道中存在干扰信号，认为接收信号中存在干扰信号；如果2/3以上接收通道中不存在干扰信号，认为接收信号中不存在干扰信号；如果判断结果处于存在干扰和不存在干扰之间，则维持上一次判定状态。

32、本发明与现有技术相比的有益效果为：

33、(1)、本发明通过将高频段宽带跳频信号映射为中频窄带信号，使高频段大带宽内的干扰检测成为可能，而且在中频信道检波映射射频信道受干扰情况，规避了高频射频采样、分析等繁杂过程。

34、(2)、本发明中对检波信号进行调理，可针对不同系统中接收机的接收灵敏度不同，调整干扰判决阈值，具有较强的系统适用性。

35、(3)、本发明采用中频检测法，具有低成本特性。