无人机信息链路电磁干扰效应规律研究

通过对无人机电磁干扰耦合路径分析,建立了信息链路电磁干扰理想模型,讨论了电磁干扰对数据链系统工作信号的压制作用.以某型无人机装备数据链系统为研究对象,提出了一种基于无人机动态飞行的信息链路实验室模拟方法,搭建了数据链电磁干扰注入效应试验系统,分析并确定了电磁敏感度判据.通过无人机上行数据链系统连续波电磁干扰注入效应试验,找到了敏感频点和电磁敏感阈值,分析了信息链路电磁干扰作用机理,探索了失锁效应与AGC电压、误码率之间的内在规律,为靶场实验和无人机电磁干扰预测提供了经验.      

一种无人机数据链电磁干扰自适应新方法

针对复杂电磁环境容易对无人机数据链造成干扰,严重威胁无人机的飞行安全的问题,提出了一种基于环境感知的无人机数据链电磁干扰自适应新方法,能够提高无人机的主动抗干扰能力.数据链工作信号动态变化过程中,对应的电磁干扰效应阈值呈非线性变化趋势,通过选取训练样本和观测值,采用相关向量机回归（RVR）的方法建立动态数据链干扰阈值训练模型,预测不同工作信号条件下的电磁干扰阈值.建立无人机数据链电磁干扰自适应专家系统,利用机载电磁干扰环境监测平台确定电磁干扰特征参量,根据训练模型预测目标值,判别数据链电磁干扰等级.在此基础上,综合利用技战术方案,自主有效地消除外界电磁干扰对无人机数据链的影响.      

某型无人靶机连续波电磁辐射效应试验研究

为检验连续波电磁环境下无人机系统的安全可靠性,以某型无人靶机作为试验研究对象,根据工作特性研制了三自由度调节承载平台用以模拟无人机的空中飞行姿态,利用模拟器构建法搭建了测试系统,然后提出了辐射效应评价指标并设计了动态监测系统.通过靶机连续波电磁辐射试验得到,主通道和副通道数据链的失锁频点主要集中在各自工作频点附近,场强阈值在3 V/m内,一部分频点与本振信号频点一致,另一部分敏感频点的2倍频落在工作频点上,少数频点与接收机下变频输出的中频信号一致.此外,试验中出现了由于线缆耦合和传感器电磁防护薄弱导致靶机工作电压升高以致数据链失锁、飞行参数变化和舵机抖动的现象.     

接收机带内双频阻塞干扰机理建模与验证

经分析一类用频装备带内阻塞干扰机理是有用信号湮没于干扰信号,经过接收机由于自适应增益调节,有用信号无法得到相应的放大,因而无法被检出.为预测用频装备在战场的生存能力,由一般接收机的工作原理出发,以有用信号增益为标准,推导出其双频干扰状态下的预测模型.并以某型通信电台为受试对象,以误码率作为电台干扰的评判标准,给出了单频敏感度测试方法以及双频干扰敏感度测试方法,并利用试验数据验证了干扰预测模型的正确性.      

共平台数据链受雷达辐射干扰的机理研究

针对共平台数据链系统受高功率雷达系统辐射干扰问题,对数据链系统接收机前端低噪声放大器(LNA)的非线性效应进行了解析推导,并且对数据链系统实际数据流各节点的信号特征进行了数学分析,给出了双线性调频脉冲和双高斯脉冲两种兔耳干扰的数学模型.在以上分析基础上,对不同干扰形式下的数据链系统的误码率进行了仿真.结果表明:相同周期和脉宽的双高斯脉冲串干扰对数据链系统造成的误码率高于双线性调频脉冲串;且同种干扰下,干扰信号脉宽越大,数据链接收机非线性效应越明显,系统误码率也越高.     

通信装备随机噪声电磁辐射效应预测方法

针对随机噪声辐射对用频装备电磁干扰效应研究的不足,对通信装备在高斯随机噪声辐射下的效应预测进行了研究.通过对随机噪声对功率敏感型通信装备带内干扰的机理分析建立了预测模型,并定义了效应指数,通过计算效应指数预测随机噪声辐射对通信装备的干扰.文中以某型超短波电台为试验对象,分别进行了单频和调幅连续波、高斯白噪声、窄带高斯噪声电磁辐射效应试验,不同随机噪声辐射下受试设备被干扰的概率分别为100%、98.7%、99.9%和99.1%.试验结果表明,本文提出的模型和预测方法能够有效地对随机噪声辐射下通信装备生存能力进行预测,对战场条件下用频装备能否有效发挥作战效能具有重要的意义.      

导航接收机跟踪环路在电磁干扰下的效应律研究

针对在多源电磁干扰下导航接收机跟踪环路失锁规律研究不足的问题，对跟踪环路在双源电磁干扰下的失锁效应模型进行了研究.通过对电磁干扰下相关器输出的等效载噪比数学模型分析，建立了双源电磁干扰下导航接收机跟踪环路失锁的效应模型；然后搭建单源和双源电磁干扰的效应试验平台，对某型北斗导航接收机开展注入效应试验，试验过程中选取了4种不同的干扰信号组合，每种组合下又试验得到了不同的信号功率组合；最后利用试验数据验证了效应模型误差都在1.5 dB以内.该模型揭示了在导航接收机跟踪环路中，双源干扰与单源干扰之间的内在联系，对导航接收机效应规律的进一步研究具有指导意义.      

电磁环境下无人机干扰雷达通信效用实验研究

为了判断电磁环境下无人机的作战能力,为提高无人机作战能力提供技术支持,对电磁环境下无人机干扰雷达通信效用进行实验研究。给出理想状态下雷达方程,在此基础上通过利用阈值判断电磁干扰中的干扰类型。对电磁环境下无人机干扰雷达通信接收机输入端信干比、干扰噪声比和信号噪声比进行计算,为雷达通信效用实验提供依据。将雷达通信抗干扰改善因子、有效抗干扰改善因子、综合测度雷达通信抗干扰能力、相对自卫距离、相对烧穿距离作为衡量雷达通信效用的指标进行实验研究。通过CPLD/FPGA完成雷达通信接口设计,利用DSP回波信号实时输出,完成实验系统设计。在实验系统中,令无人机在不同等效指标位置产生干扰,依次对雷达通信接收机的输出信号比进行记录,记录各雷达通信效用衡量指标,经多次测量降低误差。结果表明:在无人机与雷达间间隔超过100 km的情况下,雷达通信效用尚可。在无人机与雷达间间隔低于100 km(包括100 km)的情况下,雷达通信效用降低。可见电磁环境下无人机干扰会降低雷达通信效用,在一定间隔下无人机作战能力很强。     

基于伪随机线性调频的双序列跳频通信方法

为解决双序列跳频在对偶信道被干扰时误码率较高的问题,提出一种基于伪随机线性调频(LFM)的双序列跳频(PRLFM_BSFH)通信方法.在发送端,将线性调频信号作为特征信息与双序列跳频信号混频后通过射频(RF)前端发射出去;在接收端,将接收信号解跳后采用分数阶傅里叶变换进行处理,然后经过抽样判决得到发送端信息.构建了基于伪随机线性调频的双序列跳频通信系统模型,推导了其在瑞利信道下抗跟踪干扰和部分频带干扰的误码率(BER)表达式,并对理论分析进行仿真验证.结果表明:该通信方法的抗干扰性能优于双序列跳频,在不同干扰参数设置下,均有至少5 dB以上的性能增益.     

采用时频分析的变换域通信系统基函数设计

为使变换域通信系统基函数充分利用背景信号的频谱分布信息以进一步提高系统抗干扰能力,提出了采用多进制序列设计基函数幅度谱的方法.首先在干扰存在的条件下,对单码片成型基函数调制及解调信号的短时频谱特性进行分析,由此推导出系统误码率的解析表达式,将求解系统误码率解析式的最优化问题转化为求最大信号干扰噪声比问题,利用随机相位的均匀分布特性对最大信号干扰噪声比问题进行求解,从而得到多进制序列基函数.仿真结果表明:该系统具有更好的抗干扰性能,在高干信比条件下也具有良好的通信效果;当干信比为25～41 dB且信噪比为-6～3 dB时,系统误码率均低于二元序列基函数的系统误码率;干信比为36 dB、信噪比为O dB 时,系统误码率可低于10-4.     

An ISS-OFDM based adaptive filtering mechanism for interference suppression in wireless multi-hop communication network

The negative impact on communication performance in wireless multi-hop communication net-work caused by limited bandwidth,high bit eror rate （BER）,fading,noise and interference is alleviated by an adaptive filtering game based on frequency subbands selection and predetemined threshold.Such threshold is being obtained in Gaussian and multipath fading channel according to the frequency-matching principle and BER performance.The dynamic selection of subbands will obtain high use efficiency without the help of frequency hopping,and propound a new thought to improve band limited communication for wireless multi-hop communication network.The effectiveness of the adaptive filtering method has been verified by interleaving spread spectrum orthogonal frequency division multiplexing （ISS-OFDM） in different interference conditions,and the simulating results based on network simulator 2 （NS2） indicate that system BER can be improved greatly.     

基于频域窄带莱斯噪声消除机制的OFDM网络信号发射精度增强算法

为改善当前OFDM网络信号精度增强算法中难以高效消除频域窄带莱斯噪声,且系统误码率较高的不足,提出了一种基于频域窄带莱斯噪声消除机制的OFDM网络信号精度增强算法.首先,基于128频相移键控调制方法,在获取信号时域特征的基础上,引入快速傅里叶变换,对信号进行离散化,并基于信号投影机制,构建正交星座图,实现信号投影矢量在预发射状态下的正交分层排序,消除了信源状态下频域窄带莱斯噪声对系统的干扰;随后,引入快速傅里叶逆变换,对预发射信号进行加密处理,且通过量化评估模型对信号精度进行优化提升,有效节约了传输带宽,提高了信号发射性能,改善了信道抗衰落效果.仿真实验表明,与当前常见的时间窗消除机制(time window elimination mechanism, TWE)、频率拓扑映射机制(frequency topology mapping, FT)相比,本文算法的误码率更低,且具有更高的信号增益效果.     

基于门限估计的水声通信接收机自动增益控制

为了使用自动增益控制对接收信号的幅度进行动态压缩,采用统计接收端信号过门限瞬时值次数的方法,判断是否要调整原信号和基于对数或指数信号的变步长调整自动增益控制算法。在对数或指数信号变步长调整中,对数或指数信号之间是可以互相转换的,步长和收敛因子的选取受水声信道特性、信号幅度、噪声种类的影响。该方法已应用于水声信号接收系统,可较好地对输入信号的幅度进行动态压缩,还滤除了部分噪声的影响,达到了设定的期望值。实验结果表明,该方法抑制噪声能力强,跟踪速度快,适合在水声通信系统中应用。     

基于集成神经网络的信道估计方法研究

为解决噪声以及信号干扰等因素严重影响接收端信道估计的问题,提出一种基于集成神经网络的信道估计方法,利用多个改进后的神经网络来提取带噪导频信号与原始导频信号之间的非线性关系模型,根据其输出误差来计算差异度值,并结合差异度对其进行集成,得到训练完成的集成神经网络模型,通过集成神经网络模型来获取信道估计结果;与最小二乘(least squares,LS)估计方法相比,该方法不仅可以提高通信的可靠性,而且还能减少导频开销提高通信有效性;在不同的调制方式下,当误码率相同时,算法所需的信噪比LS算法均要更低;基于正交频分复用(orthogonal frequency division multiple,OFDM)通信系统进行仿真,结果证明,该方法具有优良的性能。     

基于旋转阀控制脉冲重构的钻井液QPSK信号解码及误码率分析

钻井液压力正交相移键控(QPSK)调制具有高密度携带及传输井下信息特点,其信号的解调与解码关系到所携带信息的正确恢复。通过建立信号的相位解调及旋转阀转速控制脉冲重构的数学模型,研究解调系统固有干扰及信号噪声对脉冲重构的影响;根据重构脉冲的幅度判别研究信号解码的可行性;通过建立重构脉冲的信噪比数学模型,对误码率进行理论分析。结果表明,解调系统固有干扰与信号噪声均对脉冲重构产生影响,且固有干扰影响较大;脉冲重构时,相邻码元编码产生的脉冲电平差值较小,使得误码阈值降低,上述影响更易引起误码。误码率的理论计算结果与仿真分析结果基本一致,可以将误码率分析模型用于钻井液压力QPSK信号传输效果的可靠性评估。     

基于无人机的超宽带通信链

在无人机通信中继模型的基础上,结合无人机的特殊工作环境,构建了无人机超宽带通信链路模型,并对其性能进行了Monte—Carlo仿真。重点分析了无人机中继模型中,由于无人机间的相互运动造成的多谱勒频移对超宽带通信链路性能的影响。     

基于类间功率谱差的FRFT-TDCS门限判决算法

针对分数阶傅里叶变换域通信系统采用传统门限判决算法难以有效剔除多分量线性调频干扰的问题,根据高斯白噪声和多分量线性调频干扰分数阶傅里叶变换域功率谱特征,提出了基于类间功率谱差的门限判决算法。该算法利用了分数阶傅里叶变换不影响高斯白噪声的统计特性,在分数阶傅里叶变换域的三维频谱上自适应地确定门限值,既可以有效对多分量线性调频干扰频谱剔除,又解决了分数阶傅里叶变换的变换阶次对门限判决带来的不利影响。仿真结果表明,该算法在双极性调制和循环移位键控调制下,对多分量线性调频干扰剔除的有效性,尤其在大干信比情况下,误码率的提升尤为明显,对提高分数阶傅里叶变换域通信系统抗多分量线性调频干扰的能力具有一定的实用价值。