[发明专利]一种针对无人机跳频通信的自适应射频干扰系统及方法

权利要求书

1.一种针对无人机跳频通信的自适应射频干扰系统，其特征在于，包括：射频信号侦测单元、数字信号处理单元、上位机、FPGA干扰数字信号源、功率放大器、干扰发射天线，其中：

射频信号侦测单元，其用于将接收到的无人机上行和下行通信链路的射频信号转换为数字信号，将所生成的数字信号发送至数字信号处理单元；

所述数字信号处理单元，其用于将接收到的无人机上行和下行通信链路数字信号进行信号处理与分析，得到无人机上行和下行通信链路的信号特征参数，并将处理得到的无人机上行和下行通信链路的信号特征参数发送至上位机，所述信号特征参数包括信号调制方式、跳频中心频率、跳频速率、无人机跳频带宽W、符号传输速率、信号平均功率、方位角度；

所述上位机，其用于匹配计算得到上行通信链路到达无人机接收端的平均功率与最佳的窄带噪声干扰因子，以及最佳比特信干比，将计算结果发送至FPGA干扰数字信号源与功率放大器，生成所需数字干扰信号；

所述FPGA干扰数字信号源，其用于生成满足最佳频带宽度的窄带噪声射频干扰信号后发送到所述功率放大器；

所述功率放大器，其用于将所述最佳频带宽度的窄带噪声射频干扰信号放大到满足最佳比特信干比要求的功率倍数后发送至干扰发射天线；

所述干扰发射天线，其用于将满足最佳比特信干比所要求的功率倍数的所述最佳频带宽度的窄带噪声射频干扰信号发送至无人机，实现最佳干扰；

还包括雷达，其用于实时探测无人机的方位、俯仰信息以及距离并发送到所述上位机；

所述上位机包括融合单元，其用于对接收到的所述信号特征参数与无人机的方位、俯仰信息以及距离进行数据融合处理，得到上行通信链路到达无人机接收端的平均功率Pr_s；

所述上位机还包括计算单元，其用于根据接收到的信号特征参数进行最佳窄带噪声干扰因子与比特信干比的计算；

所述计算单元根据接收到的无人机跳频带宽W，设无人机接收端窄带噪声干扰功率为J，干扰带宽为W_J，定义窄带噪声干扰因子ρ为干扰带宽与跳频带宽之比，即

其中，，当时，则为全频段宽带噪声干扰；

得到窄带干扰噪声信号的等效单边功率谱密度为：

其中，表示为宽带干扰噪声的功率谱密度；

则得到以下关系，当通信信号在干扰频带之内时的概率为ρ，噪声的功率谱密度的取值为，当通信信号在干扰频带之外时的概率为1-ρ，噪声的功率谱密度的取值为；

则通信系统的在窄带噪声干扰情况下的误比特率为：

其中，（·）为不同调制类型的通信系统误比特率，为比特信号能量，为白噪声功率谱密度；

当时，忽略，则有：

当干扰功率有限，存在，使得，此时误比特率达到最大值，即产生最佳的干扰效果，得到在干扰功率有限的情况下系统能达到的最大误比特率的函数，当给定一个通信系统能接受的最低误比特率时，通过的函数求得最佳比特信干比和最佳窄带噪声干扰因子。

2.根据权利要求1所述的针对无人机跳频通信的自适应射频干扰系统，其特征在于，所述计算单元，其用于根据上行链路到达无人机接收端的平均功率，定义平均功率与噪声干扰功率J的大小比值为信干比：

其中，E_b为比特信号能量，为跳频抗干扰处理增益，由侦测得到的无人机跳频通信信号带宽W和符号传输速率做比值获得；

得到无人机接收端最佳噪声干扰功率：

为最佳比特信干比，根据电磁波在自由空间传播的公式，计算得到最佳干扰发射功率为

其中，D为干扰系统到无人机的距离，为干扰信号波长，为干扰发射天线增益，为无人机接收天线增益，所述干扰发射天线发送至无人机的最佳窄带噪声干扰射频信号的功率为所述最佳干扰发射功率。

3.根据权利要求2所述的针对无人机跳频通信的自适应射频干扰系统，其特征在于，所述功率放大器，其用于根据最佳干扰发射功率，确定功率放大器所需的最佳放大倍数，将干扰信号放大倍后发送至所述干扰发射天线。