[发明专利]测控系统通信抗干扰性能的评估方法

说明书

本发明公开的一种控通信系统通信抗干扰性能的评估方法，旨在提供一种可以实现更加全面的抗干扰性能进行评估的方法。本发明通过下述技术方案实现：首先根据接收得到测量链路同步概率、测量链路误比特率、测量链路误帧率、遥测链路同步概率和遥测链路误帧率，通过抗干扰决策模块获得链路参数；测量链路的信息率和扩频码率，计算测量链路传输可靠性；判断性能评估周期是否大于遥测帧持续时间，是则根据遥测链路同步概率和遥测链路误帧率计算测控系统通信链路传输可靠性，得到链路传输可靠性指标的评价值和评估等级，否则，根据测量链路传输可靠性作为测控系统通信链路传输可靠性的评价值和评估等级，最后将评估结果进行加权求和得到链路总抗干扰性能。

技术领域

本发明涉及信号处理和通信技术领域，特别是在测控系统中采用通信抗干扰性能评估方法。

背景技术

测控系统抗干扰性能评估是航天测控系统抗干扰效能评估的重要环节。随着电磁环境日益复杂，航天测控系统面临的考验是如何在恶劣的电磁环境下实施有效测控，确保空间信息系统的正常运行，因此，要求测控系统必须具有较强的抗干扰能力，需要采用抗干扰手段所带来的性能提升和所付出的代价进行性能评估。同时，随着认知抗干扰通信的发展，作为认知抗干扰引擎核心的抗干扰决策模块需要根据实时的抗干扰性能评估的结果对决策的结果进行性能评估和对通信系统参数进行调整。然而，由于测控通信系统的复杂性和特殊性，国内外关于测控通信系统的通信抗干扰性能评估方法的研究比较欠缺，因此如何客观、科学地对测控通信系统的通信抗干扰性能进行评估成为了一个亟待解决的难题。对于测控通信系统而言，如果从测控通信系统的操作复杂度、设备造价、设备尺寸、传输可靠性等各个方面进行性能评估则需要考虑的指标数量庞大，虽然这些指标都会对测控通信系统的传输性能造成不同程度的影响，但若对每个指标都进行一一考察则会使得评估复杂度较大，评估周期长且复杂。因此，对测控通信系统的通信抗干扰性能评估应该根据当前通信的主要需求，有针对性地从数量庞大的指标中进行合理的选择。通常，测控通信系统需要在保证传输可靠性，所以系统传输可靠性是通信抗干扰性能评估中必要的指标。系统性能还包含功率效率、频谱效率、干扰抑制性能等，因此如何构建评价指标、如何计算系统传输可靠性指标，如何科学定量地评估测控系统的抗干扰性能成为了一个难题。随着航天测控技术的不断发展，航天测控系统经历了从分离体制到统一体制，从非扩频体制到扩频体制，从地基到天基再到天地基一体化测控网的发展历程。由于测控系统的重要性，干扰与抗干扰技术一直贯穿于测控系统的发展历程之中。对测控系统抗干扰性能进行评估是一个复杂的问题，全面、科学评价测控系统抗干扰性能必须对影响抗干扰性能的众多因素进行综合分析评估。测控系统主要通过三个方面来提高其抗干扰性能:改善基本参数提高抗干扰性能，如提高发射机功率、天线增益、工作频率等；改进工作体制提高抗干扰性能，如采用直接扩频、跳频扩频、混合扩频等工作体制；应用多种技术提高抗干扰性能，如采用自适应调零、自适应编码、脉冲压缩等技术。目前应用较为广泛的扩频通信系统。直接序列扩频通信系统是将要发送的信息用伪随机序列扩展到一个很宽的频带上去。而在接收端，用与发射端扩展使用的一样的伪随机序列来解扩接收到的扩频信号，恢复出原始的信息。国内外对直扩系统干扰技术的研究现状对于直扩信号的干扰大体可以分为两类，一种是压制式干扰，包括窄带噪声干扰、单音和多音干扰、脉冲干扰、梳状谱干扰等；二是欺骗式干扰，指发射或者转发在幅度、频率或者相位上做了调制的脉冲波或连续波信号，以扰乱或欺骗敌方的接收机，使其得到虚假信息，做出错误的判断。其特点是干扰信号和目标信号具有某些相似的特性。欺骗型干扰可以分为仿真欺骗和模拟欺骗。模拟欺骗包括，各种语音调制(AM，FM，SSB)，数字调制(2ASK，2PSK，QPSK等)及扩频的调制(BPSK-DS)。欺骗式干扰在频域上是瞄准的，它的中心频率与通信信号是重合的，在时域上分为应答式和转发式。模拟欺骗干扰又称为相关欺骗干扰，模拟欺骗干扰的实现方法有两种，其一是应答式欺骗干扰，其二是转发式欺骗干扰。应答式欺骗根据侦察引导系统的引导参数，产生相应的欺骗干扰样式；转发式欺骗干扰是将收到的目标信号进行适当的加工后，发射出去。综上所述，对直接扩频通信干扰的效果分析和评价就显得非常必要。在直接序列扩频通信系统中，通常采用的调制方式，有如下几种：(1)二相相移键控(BPSK)：它是扩频系统中最常用的一种调制方式。(2)四相相移键控(QPSK)：它是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式。(3)偏移四相相移键控(Offset.QPSK)，是QPSK的改进型。直扩通信系统中的扩频码类型在直扩通信系统中,扩频码的选择至关重要。它关系到系统的抗多径干扰、抗干扰的能力,关系到信息数据的保密和隐蔽,关系到捕获和同步系统的实现。伪随机(或伪噪声，Pseudorandom Noise，PN)码序列是一种常见的扩频码。伪随机序列具有类似于随机序列的基本特征，是一种貌似随机但实际上是有规律的周期性二进制序列。如果发送序列经过完全随机性的加扰，接收机就无法恢复出原始序列。扩频测控系统抗不同形式干扰的性能有较大差异，干扰的形式是多种的，有单频干扰、窄带干扰、宽带干扰以及白噪声干扰等。扩频均匀随机二元码调相噪声对BPSK调制的直扩信号的干扰效果呈现明显的开关特性：当干扰信号功率大于信号功率时，信号被严重干扰；对于直扩信号的检测与干扰，在扩频通信中通常采用数字调制，对扩频系统实施干扰，就是要造成扩频通信有较高的误码率，使通信不能正常进行。由于直扩信号带宽较宽，其功率谱密度低于噪声电平，因此，这种信号很难被检测出来。当通信系统采用扩频、纠错编码、复杂调制等技术后,系统在复杂干扰环境和不完善传播条件下的性能评估却非常困难。传统层次分析法标度存在部分缺陷，如易导致评定结果出现逆序、判断矩阵一致性与思维一致性相脱节等问题。