一种基于跳频序列优化的动态跳频通信方法

本发明涉及无线通信，且特别是有关于一种基于跳频序列优化的动态跳频通信方法。

背景技术：

1、跳频通信是数据链系统抵御敌方干扰的核心手段之一，广泛应用于对抗性强的无线通信场景，基本工作原理是发送端和接收端按照预先约定好的频率序列，即跳频图案同步切换工作频率，使他人难以跟踪和压制通信信号。

2、但目前现有跳频技术的跳频图案是固定或规律可循的，易被破解且缺乏对实时干扰的主动规避能力。传统跳频系统通常采用固定的伪随机序列作为跳频图案，或者按照周期重复的方式生成跳频序列，一旦他人通过侦察分析掌握跳频序列的生成规律，就能对整条通信链路实施精准的全频段压制，导致通信中断；另外传统跳频机制不具备信道质量感知功能，无论当前是否受到干扰，传统跳频系统都会按照预定跳频图案进行跳转，若跳至受干扰频点会使得通信质量被动恶化，直到下一个跳频时隙才有可能恢复通信质量，虽然已有一些基于干扰检测的改进方案如检测到干扰后临时替换频点，但这些方案往往在链路已受损之后才开始补救，反应滞后，无法实现前瞻性的干扰规避。因此，如何克服现有跳频技术因跳频图案固定或规律可循而易被破解，以及缺乏实时干扰主动规避能力导致通信质量被动恶化的缺陷，成为提升数据链在复杂电磁环境下抗干扰能力与通信可靠性的关键问题。

技术实现思路

1、本技术旨在提供一种基于跳频序列优化的动态跳频通信方法，构建一个从接收端实时监测信道质量，发送端融合历史干扰统计数据，生成优质跳频图案的闭环机制，将传统跳频从被动盲跳转变为主动智避。具体而言，接收端进行实时信道质量监测并生成信道状态信息，发送端接收所述信道状态信息并融合历史干扰统计数据，采用自适应权重算法生成优先选取优质频点的跳频图案，实现跳频方法从随机或周期跳变提升为融合历史经验前瞻性的规避，增强跳频通信的抗干扰能力、可靠性与隐蔽性，解决传统跳频因跳频图案固定易被破解、缺乏实时干扰规避能力导致的通信质量恶化问题。

2、为达到上述目的，本技术技术方案是：

3、一种基于跳频序列优化的动态跳频通信方法，其步骤包括：

4、步骤s1，使用接收端对通信频段内的多个候选频点进行实时信道质量监测，得到监测结果；

5、步骤s2，根据所述监测结果生成信道状态信息，将所述信道状态信息反馈至发送端；

6、步骤s3，发送端接收所述信道状态信息，并获取各候选频点对应的历史干扰统计数据；

7、步骤s4，根据所述信道状态信息为各候选频点分配初始权重，并根据所述历史干扰统计数据对各候选频点的初始权重进行修正，得到修正权重；

8、步骤s5，依据所述修正权重生成跳频图案；

9、步骤s6，将所述发送端的所述跳频图案同步至所述接收端，所述接收端和所述发送端依照所述跳频图案执行跳频通信。

10、作为本发明所述的基于跳频序列优化的动态跳频通信方法的一种优选方案，所述步骤s1，包括：

11、预设多个信道质量门限，依据所述信道质量门限将各候选频点分类，得到干扰等级，所述干扰等级包括无干扰、轻度干扰和重度干扰，将各候选频点的干扰等级作为监测结果。

12、本优选技术方案的有益效果为：通过预设多个信道质量门限将候选频点划分为无干扰、轻度干扰和重度干扰这三个干扰等级，实现信道质量的量化评估，避免传统判定信息损失，为后续初始权重分配提供精准输入依据，能够区别对待不同干扰等级，提升对干扰的主动规避能力。

13、作为本发明所述的基于跳频序列优化的动态跳频通信方法的一种优选方案，所述步骤s2，包括：

14、根据所述监测结果生成信道状态信息，所述信道状态信息包含各候选频点的干扰等级；

15、将所述信道状态信息通过反馈信道发送至发送端。

16、本优选技术方案的有益效果为：通过生成信道状态信息并经由反馈信道实时传输至发送端，使发送端能够及时获取通信频段内的信道质量分布，反馈机制构建感知、决策闭环，提升对干扰的快速适应能力。

17、作为本发明所述的基于跳频序列优化的动态跳频通信方法的一种优选方案，所述步骤s3，包括：

18、发送端接收所述信道状态信息；

19、从本地存储中读取各候选频点在预设历史时段内的历史干扰统计数据。

20、本优选技术方案的有益效果为：通过从本地存储中读取预设历史时段内的历史干扰统计数据，使发送端能够依据历史干扰统计数据长期融合干扰统计特性执行后续的跳频方法。

21、作为本发明所述的基于跳频序列优化的动态跳频通信方法的一种优选方案，所述步骤s4，包括：

22、根据所述信道状态信息中的干扰等级，为各候选频点分配初始权重，其中干扰等级为无干扰的候选频点的初始权重大于干扰等级为轻度干扰的候选频点的初始权重，干扰等级为轻度干扰的候选频点的初始权重大于干扰等级为重度干扰的候选频点的初始权重；

23、根据所述历史干扰统计数据，确定各候选频点的历史调整因子，其中历史调整因子由惩罚因子和奖励因子组成，历史调整因子；

24、依据所述历史调整因子对各候选频点的初始权重进行修正，得到修正权重，修正公式为：

25、

26、其中，为第个候选频点的修正权重，为第个候选频点的初始权重，为第个候选频点的历史调整因子。

27、本优选技术方案的有益效果为：通过干扰等级为各候选频点分配差异化的初始权重，并引入历史调整因子进行修正，使得历史干扰统计数据与信道状态信息能够结合，抑制短暂突发干扰造成的误判，放大优质的候选频点的累积优势，提升跳频方法的鲁棒性与抗干扰持续性。

28、作为本发明所述的基于跳频序列优化的动态跳频通信方法的一种优选方案，所述步骤s5，包括：

29、将各候选频点的修正权重进行归一化处理，得到各候选频点的选择概率，其中归一化公式如下：

30、

31、其中，表示第个候选频点的选择概率，分母为所有候选频点修正权重的累加和；

32、采用加权随机抽样算法，根据所述选择概率抽取候选频点，生成跳频序列，依据所述跳频序列得到跳频图案。

33、本优选技术方案的有益效果为：通过对修正权重进行归一化处理，将各候选频点的修正权重转换为统一量纲的选择概率，便于后续抽样操作；采用加权随机抽样算法生成跳频序列，使得优质候选频点如干扰等级为无干扰和轻度干扰的候选频点有更高被选中机会，避免跳频图案陷入固定模式，提升抗破解能力和通信隐蔽性。

34、作为本发明所述的基于跳频序列优化的动态跳频通信方法的一种优选方案，所述步骤s6，包括：

35、发送端将所述跳频图案发送至接收端；

36、接收端与发送端同步切换至所述跳频图案；

37、发送端和接收端按照所述跳频图案的跳频序列，同步进行跳频通信，并更新所述跳频图案。

38、本优选技术方案的有益效果为：通过发送端将生成的跳频图案下发至接收端并同步切换，确保发送端与接收端双方在相同时间点启用新的跳频图案，实现频率跳变的一致性，避免因跳频图案不一致导致的通信失步或数据丢失，同时按跳频序列同步通信，使得更新后的跳频图案能够立即生效，将实时感知与历史学习的结果转化为实际抗干扰能力，提升通信链路的稳定性和可靠性。

39、本发明的一优选实施例中，提供一种电子设备，包括：

40、存储器和处理器；

41、所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现基于跳频序列优化的动态跳频通信方法的步骤。

42、本发明的另一优选实施例中，还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述基于跳频序列优化的动态跳频通信方法的步骤。

43、通过接收端感知实时信道质量并反馈，发送端融合历史干扰统计数据对候选频点修正初始权重，生成优先选用优质的跳频图案，实现了从被动盲跳到主动智避的转变，有效解决传统跳频图案固定易破解、缺乏实时干扰规避能力的难题，提升数据链在复杂电磁环境下的抗干扰能力、通信可靠性及隐蔽性。

44、为让发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。