[发明专利]一种无人机通讯链路电磁脉冲抑制方法

说明书

本文公开发明了一种无人机通讯链路电磁脉冲抑制方法，针对复杂电磁环境中，不同电磁脉冲对无人机通讯链路的干扰问题，采用双天线设计和原始传输信号与噪声分离等方法，提出一种抑制通讯链路电磁脉冲干扰的方法。本发明以浪涌电磁脉冲为例，以图片为原始传输数据，采用双天线法获得两路线性无关的加噪传输信号，经过对信号的中心化、白化处理，设定随机初始权向量与处理后的信号矩阵进行迭代运算并判断收敛，分离出原始传输信号和噪声信号，并将原始传输信号进行解调和恢复成图片。本发明用MATLAB软件对信号进行中心化、白化、迭代运算，并求解部分参数，利用内部搭建的无人机调制解调通讯链路仿真平台验证本发明的实用性和准确性。

技术领域

本发明涉及电磁兼容、通讯技术、航空航天技术领域，尤其涉及一种无人机通讯链路电磁脉冲抑制方法。

背景技术

现代通信中，无线通信占据着较大比重，但由于信道中存在着多种电磁脉冲，对通讯链路会有较强的干扰，造成传输图像失真模糊，控制状态反馈错误等问题，如高压输电线周边产生的电磁脉冲，电子器件开关经常产生的EFT脉冲群，雷击现象产生的浪涌脉冲。浪涌脉冲是一种远超出正常工作电压的瞬间性的强力脉冲，其瞬间含有的巨大能量，足以使无人机通讯直接失败。在现实生活中雷击、电力设备的启停、供电网络运行的故障都容易产生浪涌脉冲。浪涌脉冲可能会造成传输数据丢失或损坏甚至设备的损毁，对于电力设备的寿命大大缩短。除了复杂电磁环境中的电磁脉冲的干扰，在军事领域中，利用各种电磁脉冲进行通讯电子对抗也是影响无人机正常飞行的一大因素，如2011年，美国军用RQ-170哨兵隐形无人机基于电磁干扰装置被伊朗捕获，2015年，美国“全球鹰”无人机在南沙群岛上空受到无线电干扰，造成发射图像失真，在2016年,日本侦察无人机因为电磁干扰在福井县附近的空中消失。可见通讯链路电磁脉冲抑制问题已是电磁兼容领域中的最重要的问题之一。

对无人机通讯链路电磁脉冲的抑制已经有了一些方法，如利用最优通道跳跃和无线睡眠联合防御方案来缓解无线干扰攻击和渠道冲突；如通过建立一种基于卡尔曼滤波理论的数字滤波器，对故障信号进行滤波处理和降噪；如利用小波去噪方法来抑制噪声的干扰，如利用导频子载波联合估计信道脉冲噪声并与接收信号反向叠加，来去除信道电磁脉冲的干扰；如使用最小均方误差(MMSE)和最大信噪比(SNR)估计器来估计和去除OFDM信道中的噪声；如利用针对加性高斯白噪声(AWGN)信道下的恒包络OFDM系统提出的一种相位噪声估计方法，来估计和消除通信系统中的相位噪声；如通过分析子阵接收到的TR回波信号的互相关特性来去除噪声；如针对多输入多输出(MIMO)系统，利用一种基于STBC码卡尔曼滤波器的4g信道估计方法来去除噪声；如利用时域有限差分(TR-FDTD)进行图像重建的方法来减少电磁脉冲对传输数据的影响；如利用一种基于小波变换和自相关函数的噪声消除方法，通过采用小波多分辨率分析方法提取噪声，利用复小波变换的自变量和幅度，以及自相关函数的主频率估计，得到信号在频域和时域的特征，以此来抑制噪声。

但是，在上述研究中，所提出的方法均未将解调方式和电磁脉冲干扰结合进行研究。同时，目前仍未实现基于OFDM调制解调原理的电磁脉冲干扰抑制方法，且由于电磁环境的日趋复杂，电磁脉冲的种类也越来越多，而上述的方法通常只针对特定的一些电磁脉冲，对于不同的电磁脉冲的抑制并无切实可行的方案。本发明提出了一种通用的无人机通讯链路电磁脉冲抑制方法，该方法无需改变频率且有着较好的通用性。利用此方法可以将噪声信号与原始传输信号分离，达到抑制电磁脉冲干扰的效果。本发明为了有效的抑制无人机通讯链路电磁脉冲的干扰，对通信链路中噪声问题进行了深入探讨，并在具体实施中以抑制浪涌脉冲为例，成功抑制，体现了方法的实用性和正确性。本发明可以运用于确保民用无人机日常飞行时通讯正常，避免强电磁干扰使控制信息失效或无人机收集的数据信息回传失真，同时也可以运用于军事领域电子对抗中面对敌方强电磁脉冲干扰，用本发明可以有效抑制干扰，确保控制、数据信息传输准确。

发明内容

本发明提供的一种无人机通讯链路电磁脉冲抑制方法，包括以下步骤：