一种星地协同的干扰检测与躲避系统的制作方法

1.本发明属于卫星通信中的跳频抗干扰通信技术领域，尤其是指一种星地协同的干扰检测与躲避系统，可应对信道存在无意或者恶意、一定时间内中心频率不变或者变化缓慢的单音、多音、梳状、部分频带等多种干扰样式。


背景技术：

2.星载跳频解调器如果要实现单机单向抗干扰通信，有两种方式。一种方式是需要专用的干扰检测设备，加上复杂的系统控制协议，这样整个发射成本和系统处理复杂度增加；另一种方式是需要星载解调器完成复杂的干扰检测和抑制算法，算法处理复杂度高，资源占用量大，增加了单机的成本和风险。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种星地协同的干扰检测与躲避系统。本发明具有处理复杂度低，原理和算法简单，资源占用量少等特点，能够有效躲避星地链路中存在的多种干扰样式。
4.本发明的目的是这样实现的：
5.一种星地协同的干扰检测与躲避系统，包括扫频控制单元1、干扰检测单元2、跳频控制单元3、地面终端4，其中：
6.扫频控制单元1用于对输入的跳频信号进行解跳操作，将跳频信号解跳到中频定频信号；
7.干扰检测单元2用于将中频定频信号下变频到基带，并进行低通滤波操作，将跳频带宽依次分割为基带带宽信号s1(n)、s2(n)、
…
、sn(n)；用于对每段基带带宽信号si(n)进行功率计算，i＝1,2,...,n，将功率计算结果和设定的干扰门限功率p
th
进行对比，确定该段频谱是否受到干扰；还用于将当前的tod时间基准加上一固定值后和干扰检测结果生成干扰控制信息，并将干扰控制信息分为两路，一路通过星载调制器传送给地面终端4，另一路传送给跳频控制单元3；
8.跳频控制单元3根据干扰控制信息和当前的tod时间基准，决定是否执行干扰躲避操作，并将执行干扰躲避操作后的跳频信号解跳到中频定频信号，供后续的解调和译码；
9.地面终端4执行与跳频控制单元3相同的操作，从而实现星地同步改变跳频图案，躲避受干扰的跳频带宽。
10.进一步地，所述扫频控制单元1由分段扫频控制模块、第一解跳本振生成模块和第一解跳模块组成；
11.分段扫频控制模块将跳频带宽分成n段，n＝2m，m》1，每隔一跳的持续时间th，分段扫频控制模块依次生成每一段带宽的中心频率控制字；
12.第一解跳本振生成模块根据分段扫频控制模块传送的频率控制字生成解跳需要的本振信号；
13.第一解跳模块根据第一解跳本振生成模块生成的本振信号对输入的跳频信号进行解跳，依次生成中频定频信号m1(n)、m2(n)、
…mn
(n)。
14.进一步地，所述跳频控制单元3由干扰躲避控制模块、跳频图案映射模块、第二解跳本振生成模块和第二解跳模块组成；
15.干扰躲避控制模块根据接收到的干扰控制信息，判定出跳频带宽内哪几段受到干扰，并控制跳频本振切换以躲避干扰；
16.跳频图案映射模块根据当前的tod时间基准信息生成频率控制字；
17.第二解跳本振生成模块接收干扰躲避控制模块传送的控制信息和跳频图案生成模块的频率控制字，如果当前的频率控制字对应的跳频带宽受到干扰，则强制将其频率控制字切换到事先约定且没有受到干扰的频率控制字对应的跳频频段内；频率控制字强制切换的时刻由干扰控制信息里的tod时间基准决定；
18.第二解跳模块使用频率控制字切换后生成的解跳本振对输入的跳频信号进行解跳操作，生成中频定频信号，供后续的解调和译码。
19.进一步地，所述干扰检测单元2包括下变频滤波模块、功率统计模块和干扰判断与组帧模块；
20.下变频滤波模块将输入的中频定频信号m1(n)、m2(n)、
…mn
(n)依次下变频到零频，然后进行低通滤波操作，得到基带带宽信号s1(n)、s2(n)、
…
、sn(n)；
21.功率统计模块依次统计基带带宽信号的平均功率，当扫频控制单元1的频率控制字的高m比特等于跳频控制单元3的频率控制字的高m比特时，不进行平均功率计算；当两者不等时，根据下式计算每段基带带宽信号的平均功率
[0022][0023]
上式中，每一跳包含k个数据，i和q分别为基带数据的同相分量和正交分量，i＝1,2,...,n；
[0024]
在扫频过程中对每段基带带宽信号进行多次平均功率的计算，干扰判断与组帧模块将每段基带带宽信号的多个平均功率均与干扰门限功率p
th
进行比较，当超过80％的平均功率大于干扰门限功率p
th
时，将该段基带带宽信号标记为1，表示该段基带带宽信号受到干扰，否则标记为0，表示该段基带带宽信号没有受到干扰，n段基带带宽信号的标记构成n比特标记信息；此外，干扰判断与组帧模块接收当前的tod时间基准，将当前tod时间基准加上一固定值，作为干扰躲避起作用时刻的干扰躲避tod时间基准信息，所述固定值的大小为星地传输延时和信号处理延时之和；然后，将干扰躲避tod时间基准信息和n比特标记信息组成格式帧，将该格式帧分为两路，一路传送给跳频控制单元3，另一路经星载调制器传送给地面终端4。
[0025]
本发明相比背景技术具有如下优点：
[0026]
1.本发明不需要额外的干扰检测与处理设备，降低了系统复杂度和成本。
[0027]
2.本发明不使用复杂的干扰检测与抑制算法，算法处理简单，不需要更高层的协议支持，资源占用少。
[0028]
3.本发明通过星地协同改变跳频频点，能够有效对抗一定时间内中心频点不变或
者变换缓慢的单音、多音、梳状和部分频带等多种干扰样式。
[0029]
总之，本发明具有算法实现简单、资源占用量少等优点，特别适用于卫星通信中的跳频抗干扰通信。
附图说明
[0030]
图1是本发明的单元组成框图。
[0031]
图2是星地协同躲避干扰的流程示意图。
具体实施方式
[0032]
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
[0033]
参照图1，一种星地协同的干扰检测与躲避系统，包括扫频控制单元1、干扰检测单元2、跳频控制单元3和地面终端4。
[0034]
扫频控制单元1和输入的跳频信号进行解跳操作，将跳频信号解跳到中频定频信号。具体实施方式为：分段扫频控制模块将跳频带宽分成n段，n＝2m(m＞1)。每隔th(th为一跳的持续时间),分段扫频控制模块依次生成每一段带宽的中心频率控制字。跳频本振生成模块根据分段扫频控制模块传送的频率控制字生成解跳需要的本振信号。第一解跳模块根据解跳本振生成模块生成的本振信号对输入的跳频信号进行解跳，依次生成中频定频信号m1(n)、m2(n)、
…mn
(n)，共n段。
[0035]
干扰检测单元2中的下变频滤波模块将中频定频信号下变频到零频，并进行低通滤波操作，得到基带带宽信号s1(n)、s2(n)、
…
、sn(n)。干扰检测单元2中的功率统计模块对每段基带带宽信号si(n)进行多次功率计算，将功率计算结果和设定的干扰门限功率p
th
进行对比，根据多次对比结果，确定该段频谱是否受到干扰，1表示受到干扰，0表示未受到干扰，n段基带带宽信号的标记组成n位的干扰检测结果。干扰判断和组帧模块将当前的tod(time of date)加上一固定值后和干扰检测结果生成干扰控制信息，一路通过星载调制器传送给地面终端4，一路直接传送给跳频控制单元3。
[0036]
参照图2，跳频控制单元3和地面终端4根据干扰控制信息和当前的tod，分别采用相同的方式决定是否执行干扰躲避并切换至未受干扰频带上。跳频控制单元3实现频率控制字切换，将执行干扰躲避操作后的跳频信号解跳到中频定频信号，供后续的解调和译码。
[0037]
本系统的简要工作原理如下：
[0038]
扫频控制单元1将跳频带宽分成n段，每跳依次对其中的一段带宽进行解跳到中频定频上。干扰检测单元2将每段中频带宽信号下变频到基带，并进行多次的平均功率计算和干扰检测判别。根据多次的干扰检测判别的结果，用n比特表示整个跳频带宽内每段的受干扰信息。将当前的tod值加上一固定值作为星地干扰躲避的起始时刻，结合受干扰信息生成干扰控制信息传送给星载解调器的跳频控制单元3，同时通过星载调制器的下行信道将干扰控制信息传送给地面终端。在跳频通信中，地面终端4和星载解调器共用同一个tod和跳频图案，地面终端4和星载解调器的跳频控制单元3根据干扰控制信息，同步一致切换受干扰频点到未受干扰的频带上，切换时刻由干扰控制信息里的tod决定，进而实现了星地同时改变跳频频点，躲避干扰。
[0039]
总之，本发明通过对跳频带宽进行分段扫频，检测每段的受干扰情况，生成干扰控
制信息；干扰控制信息一路通过星载调制器传送给地面终端，一路直接传送给跳频控制单元；跳频控制单元和地面终端根据干扰控制信息，实现星地同步改变跳频图案，躲避干扰。该发明特别适用于卫星通信链路中存在一定时间内频点不变或者变化缓慢的部分频带、单音、多音和梳状干扰的情况。该发明协议和实现方式简单，资源占用少，能有效解决卫星通信系统中存在的多种干扰样式，达到抗干扰的效果。