[發(fā)明專利]一種通信對抗過程建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010615930.3
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111835453B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許華;陽勇;鄭萬澤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍空軍工程大學(xué)
• 主分類號: H04K3/00
• 分類號: H04K3/00
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1.一種通信對抗過程建模方法，其特征在于，具體包括下列步驟：

步驟1：通信偵察建模

步驟1-1：通信偵察模型接收來自決策端分配的偵察頻段，設(shè)偵察頻段為f₁～f₂，隨后從所有敵方通信信號中篩選出在此頻段內(nèi)的通信信號作為偵查目標(biāo)信號；

步驟1-2：計(jì)算偵察目標(biāo)信號到達(dá)偵察接收機(jī)前的功率

步驟1-2-1：計(jì)算偵察距離r_D：其中(x_D，y_D，z_D)為偵察設(shè)備位置坐標(biāo)，(x₁，y₁，z₁)為偵察目標(biāo)信號發(fā)射電臺坐標(biāo)，坐標(biāo)系為三維直角坐標(biāo)系；

步驟1-2-2：計(jì)算偵察目標(biāo)信號在偵察信道中的衰減功率L_D：L_D(dB)＝120+40lg _rD(km)-20lg h_T(m)·h_RD(m)，由dB值轉(zhuǎn)化為常規(guī)功率值，即：r_D為偵察距離，h_T為偵察目標(biāo)信號發(fā)射天線高度，也就是z₁，h_RD為偵察天線高度，也就是z_D；

步驟1-2-3：計(jì)算偵察接收機(jī)前偵察目標(biāo)信號的功率P_D：P_TS為偵察目標(biāo)信號的發(fā)射功率，G_T2為偵察目標(biāo)信號發(fā)射天線的旁瓣增益，G_D為偵察天線增益；

步驟1-3：計(jì)算偵察目標(biāo)信號的搜索捕獲概率P₁

設(shè)偵察設(shè)備中搜索接收機(jī)靈敏度為k，偵察目標(biāo)信號到達(dá)搜索接收機(jī)時功率為P_D，偵察設(shè)備共有n_d臺搜索接收機(jī)首尾相連，搜索速度為v，搜索頻率范圍為f₁～f₂，偵察目標(biāo)信號持續(xù)時間為t，則：

當(dāng)P_D＜k時，P₁＝0；

當(dāng)P_D≥k時，有：

若則P₁＝1；

若則

步驟1-4：確定偵察結(jié)果輸出對象

步驟1-4-1：篩選出搜索捕獲概率P₁大于0的偵察目標(biāo)信號，設(shè)其個數(shù)為n_s；

步驟1-4-2：計(jì)算偵察結(jié)果輸出數(shù)量m_s：m_s＝(1-λ)n_s，其中λ為初始化時輸入的環(huán)境復(fù)雜度，其中λ∈(0，1)；

步驟1-4-3：確定偵察結(jié)果輸出對象：將步驟1-4-1的篩選結(jié)果按照搜索捕獲概率從大到小進(jìn)行排序，取前m_s個作為偵察結(jié)果輸出對象；

步驟1-5：計(jì)算各偵察結(jié)果輸出對象在偵察接收機(jī)前的信噪比

由步驟1-2已計(jì)算出各偵察結(jié)果輸出對象到達(dá)偵察接收機(jī)前的功率P_D，則其在偵察接收機(jī)前的信噪比為P_n為通信偵察模型初始化時輸入的環(huán)境噪聲功率；

步驟1-6：查找各偵察結(jié)果輸出對象所對應(yīng)的裝備誤差分布方差σ²

裝備偵察能力表描述特定通信對抗偵察裝備在分析不同信噪比的偵察信號時的裝備誤差分布方差，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)得到；通過各偵察結(jié)果輸出對象在偵察接收機(jī)前的信噪比來查找裝備偵察能力表，得到各偵察結(jié)果輸出對象所對應(yīng)的裝備誤差分布方差σ²；

步驟1-7：計(jì)算偵察結(jié)果

判斷偵察結(jié)果輸出對象是否為定頻信號，若是，則執(zhí)行步驟1-7-1、1-7-2、1-7-5、1-7-6；否則執(zhí)行步驟1-7-3、1-7-4、1-7-5、1-7-6；

步驟1-7-1：計(jì)算中心頻率偵察結(jié)果f_δ：

假設(shè)中心頻率偵察結(jié)果的誤差服從正態(tài)分布，均值為0，方差為裝備誤差分布方差σ²；調(diào)用該頻率偵察結(jié)果的誤差正態(tài)分布函數(shù)，得到的隨機(jī)值即為頻率誤差δ_f；頻率偵察結(jié)果f_δ＝δ_f+f，f為偵察結(jié)果輸出對象的真實(shí)中心頻率；

步驟1-7-2：計(jì)算帶寬偵察結(jié)果B_δ：

假設(shè)帶寬偵察結(jié)果的誤差服從正態(tài)分布，均值為0，方差為裝備誤差分布方差σ²；調(diào)用該帶寬偵察結(jié)果的誤差正態(tài)分布函數(shù)，得到的隨機(jī)值即為帶寬誤差δ_B；帶寬偵察結(jié)果B_δ＝δ_B+B，B為偵察結(jié)果輸出對象的真實(shí)帶寬；

步驟1-7-3：計(jì)算頻率集偵察結(jié)果：

假設(shè)頻率集偵察結(jié)果的頻點(diǎn)數(shù)服從正態(tài)分布，均值為偵察結(jié)果輸出對象真實(shí)頻率集的頻點(diǎn)數(shù)N，方差為裝備誤差分布方差σ²；調(diào)用頻點(diǎn)正態(tài)分布函數(shù)，即依此正態(tài)分布產(chǎn)生一個隨機(jī)值，得到的隨機(jī)值即為頻率集偵察結(jié)果的頻點(diǎn)數(shù)N′；設(shè)頻率集偵察結(jié)果中正確的頻點(diǎn)數(shù)為n_t，其中

若N′≤N，則從偵察結(jié)果輸出對象真實(shí)頻率集中隨機(jī)抽取n_t個頻點(diǎn)組成集合，作為頻率集偵察結(jié)果；

若N′＞N，則從偵察結(jié)果輸出對象真實(shí)頻率集中隨機(jī)抽取n_t個頻點(diǎn)，再在兩端各延拓個頻點(diǎn)組成集合，作為頻率集偵察結(jié)果，其中延拓的步進(jìn)與偵察結(jié)果輸出對象真實(shí)頻率集步進(jìn)一致；

步驟1-7-4：計(jì)算跳速偵察結(jié)果V_δ：

假設(shè)跳速偵察結(jié)果的誤差服從正態(tài)分布，均值為0，方差為裝備誤差分布方差σ²；調(diào)用該跳速偵察結(jié)果的誤差正態(tài)分布函數(shù)，得到的隨機(jī)值即為跳速誤差δ_V；跳速偵察結(jié)果V_δ＝δ_V+V，V為偵察結(jié)果輸出對象的真實(shí)跳速；

步驟1-7-5：計(jì)算調(diào)制樣式偵察結(jié)果可信度P₂：

假設(shè)調(diào)制樣式偵察結(jié)果的誤差服從正態(tài)分布，均值為1，方差為調(diào)用該調(diào)制樣式偵察結(jié)果的誤差正態(tài)分布函數(shù)，得到的隨機(jī)值即為調(diào)制樣式偵察結(jié)果的誤差P_2δ，若則重新調(diào)用該調(diào)制樣式偵察結(jié)果的誤差正態(tài)分布函數(shù)產(chǎn)生一個新的隨機(jī)值賦給P_2δ，直到P_2δ∈[0，2]；調(diào)制樣式偵察結(jié)果可信度P₂＝|1-P_2δ|；

步驟1-7-6：計(jì)算調(diào)制樣式偵察結(jié)果：

假設(shè)調(diào)制樣式有AM、FM、SSB、FSK、PSK、QAM、MSK、TCM八種，前3種為模擬調(diào)制樣式，后5種為數(shù)字調(diào)制樣式；

若偵察結(jié)果輸出對象的真實(shí)調(diào)制樣式為某種數(shù)字調(diào)制樣式，則調(diào)制樣式偵察結(jié)果為真實(shí)調(diào)制樣式的概率為P₂，為其他4種數(shù)字調(diào)試樣式中任意一種數(shù)字調(diào)制樣式的概率為為3種模擬調(diào)制樣式中任意一種模擬調(diào)制樣式的概率為

若偵察結(jié)果輸出對象的真實(shí)調(diào)制樣式為某種模擬調(diào)制樣式，則調(diào)制樣式偵察結(jié)果為真實(shí)調(diào)制樣式的概率為P₂，為其他2種模擬調(diào)制樣式中任意一種模擬調(diào)制樣式的概率為為5種數(shù)字調(diào)制樣式中任意一種數(shù)字調(diào)制樣式的概率為

步驟2：通信干擾建模

步驟2-1：篩選干擾目標(biāo)鏈路

通信干擾模型接收決策端的干擾方向和干擾參數(shù)，干擾參數(shù)包括干擾中心頻率f_j0、干擾帶寬B_j、干擾發(fā)射功率P_Tj、干擾樣式；利用干擾方向和自身干擾波束寬度篩選出波束覆蓋范圍內(nèi)的敵方通信接收機(jī)，并把這些接收機(jī)的通信鏈路作為干擾目標(biāo)鏈路；

步驟2-2：計(jì)算各干擾目標(biāo)鏈路的干擾頻段覆蓋度

步驟2-2-1：計(jì)算干擾頻段f_j1～f_j2：

步驟2-2-2：計(jì)算干擾目標(biāo)鏈路的通信頻段f₁′～f′₂：其中f′₀為干擾目標(biāo)鏈路的通信中心頻率，B′為干擾目標(biāo)鏈路的通信帶寬；

步驟2-2-3：計(jì)算有效干擾頻段：若f₁′＞f_j2或f′₂＜f_j1，則有效干擾頻段為0；否則將f_j1，f_j2，f₁′，f′₂按升序排列，有效干擾頻段為升序排列后的第二個頻率至第三個頻率之間的頻段；

步驟2-2-4：計(jì)算干擾目標(biāo)鏈路的干擾頻段覆蓋度η：

步驟2-3：計(jì)算各干擾目標(biāo)鏈路的接收機(jī)處的干擾功率P_Rj

步驟2-3-1：計(jì)算干擾目標(biāo)鏈路的接收機(jī)與干擾設(shè)備之間的干擾距離r_j：(x_j，y_j，z_j)為干擾設(shè)備的位置坐標(biāo)，(x′₂，y′₂，z′₂)為干擾目標(biāo)鏈路的接收機(jī)的位置坐標(biāo)；坐標(biāo)系為三維直角坐標(biāo)系；

步驟2-3-2：計(jì)算干擾信號的干擾損耗功率L_j，L_j(dB)＝120+40lg r_j(km)-20lg h_Tj(m)·h′_R(m)，由dB值轉(zhuǎn)化為常規(guī)功率值，即：h_Tj為干擾設(shè)備的干擾天線高度，也就是z_j，h′_R為干擾目標(biāo)鏈路的接收機(jī)的天線高度，也就是z′₂；

步驟2-3-3：計(jì)算干擾目標(biāo)鏈路的接收機(jī)處的干擾功率P_Rj：P_Tj為干擾發(fā)射功率，G_j為干擾天線增益，G′_R2為干擾目標(biāo)鏈路的接收機(jī)的天線旁瓣增益，L_j為干擾信號的干擾損耗功率；

步驟2-4：計(jì)算各干擾目標(biāo)鏈路的接收機(jī)處的通信功率P′_RS

步驟2-4-1：計(jì)算干擾目標(biāo)鏈路的通信雙方的距離r′_S：(x′₁，y′₁，z′₁)為與干擾目標(biāo)鏈路的發(fā)射電臺位置坐標(biāo)，(x′₂，y′₂，z′₂)為干擾目標(biāo)鏈路的接收機(jī)位置坐標(biāo)；坐標(biāo)系為三維直角坐標(biāo)系；

步驟2-4-2：計(jì)算干擾目標(biāo)鏈路的通信損耗功率L′_S：由dB值轉(zhuǎn)化為常規(guī)功率值，即：h′_T為與干擾目標(biāo)鏈路的發(fā)射電臺的天線高度，也就是z′₁，h′_R干擾目標(biāo)鏈路的接收機(jī)的天線高度，也就是z′₂；

步驟2-4-3：計(jì)算干擾目標(biāo)鏈路的接收機(jī)處的通信功率P′_RS：P′_TS是干擾目標(biāo)鏈路的發(fā)射電臺的信號發(fā)射功率，G′_T1為與干擾目標(biāo)鏈路的發(fā)射電臺天線主瓣增益，G′_R1為干擾目標(biāo)鏈路的接收機(jī)的天線主瓣增益，L′_S為干擾目標(biāo)鏈路的通信損耗功率；

步驟2-5：計(jì)算各干擾目標(biāo)鏈路的接收機(jī)處的修正干信比：修正干信比為

步驟3：干擾效果評估建模

步驟3-1：確定各干擾站對應(yīng)干擾目標(biāo)鏈路的干擾樣式因子β

表1為干擾樣式因子表，表的橫軸表示干擾目標(biāo)鏈路的通信調(diào)制樣式，縱軸表示干擾站的干擾樣式，表內(nèi)數(shù)字為特定干擾樣式與特定通信調(diào)制樣式下的干擾樣式因子；針對某個干擾站，結(jié)合其干擾樣式與干擾目標(biāo)鏈路的通信調(diào)制樣式，比對干擾樣式因子表，得出該條干擾目標(biāo)鏈路的干擾樣式因子β；

表1干擾樣式因子表

	AM	FM	SSB	FSK	PSK	QAM	MSK	TCM
噪聲AM	0.6	0.4	0.5	0.5	0.4	0.6	0.3	0.3
噪聲FM	1	0.8	0.6	0.7	0.6	0.6	0.5	0.4
噪聲DSB	0.8	0.6	0.8	0.6	0.5	0.6	0.4	0.3

步驟3-2：計(jì)算各干擾站對其干擾目標(biāo)鏈路的等效干信比

針對某個干擾站所對應(yīng)的某條干擾目標(biāo)鏈路，其修正干信比為干擾樣式因子為β，則該干擾站對該干擾目標(biāo)鏈路的等效干信比為

步驟3-3：計(jì)算各干擾目標(biāo)鏈路的累計(jì)等效干信比

干擾目標(biāo)鏈路的累計(jì)等效干信比等于所有干擾設(shè)備對其的等效干信比之和；

步驟3-4：計(jì)算各干擾目標(biāo)鏈路的累計(jì)等效信噪比SNR_等效

干擾目標(biāo)鏈路的累計(jì)等效信噪比SNR_等效等于其累計(jì)等效干信比的倒數(shù)；

步驟3-5：計(jì)算各干擾目標(biāo)鏈路的歸一化干擾效果

判斷干擾目標(biāo)鏈路的通信調(diào)制樣式是否為數(shù)字信號，若是，則執(zhí)行步驟3-5-1、3-5-2，否則執(zhí)行步驟3-5-3；

步驟3-5-1：計(jì)算各干擾目標(biāo)鏈路的誤碼率：表2為數(shù)字信號誤碼率表，根據(jù)干擾目標(biāo)鏈路的通信調(diào)制樣式與其接收機(jī)的解調(diào)方式選擇對應(yīng)的誤碼率計(jì)算公式，再根據(jù)該干擾目標(biāo)鏈路的累計(jì)等效信噪比SNR_等效，計(jì)算出誤碼率P_e；

表2數(shù)字信號誤碼率表

這里r為等效信噪比SNR_等效的dB值，具體換算關(guān)系為：r＝10lg(SNR_等效)；erfc為數(shù)學(xué)上的互補(bǔ)誤差函數(shù)，計(jì)算方式有表可查；

步驟3-5-2：計(jì)算各干擾目標(biāo)鏈路的歸一化干擾效果α：表3為數(shù)字信號歸一化干擾效果表，表的第一列表示干擾目標(biāo)鏈路的誤碼率P_e，第二列表示誤碼率P_e對應(yīng)的歸一化干擾效果α，根據(jù)干擾目標(biāo)鏈路的誤碼率P_e查詢表3，得出該干擾目標(biāo)鏈路的歸一化干擾效果α；

表3數(shù)字信號歸一化干擾效果表

e]]>	干擾效果α
e＞10-1]]>	1
-2＜Pe≤10-1]]>	0.9
-2＜Pe≤5×10-2]]>	0.8
-3＜Pe≤10-2]]>	0.7
-3＜Pe≤8×10-3]]>	0.6
-3＜Pe≤6×10-3]]>	0.5
-3＜Pe≤4×10-3]]>	0.4
-3＜Pe≤2×10-3]]>	0.3
-4＜Pe≤10-3]]>	0.2
-4＜Pe≤5×10-4]]>	0.1
e≤10-4]]>	0

步驟3-5-3：計(jì)算各干擾目標(biāo)鏈路的歸一化干擾效果α：表4為模擬信號歸一化干擾效果表，表的第一列表示干擾目標(biāo)鏈路的累計(jì)等效信噪比SNR_等效，第二列表示累計(jì)等效信噪比SNR_等效對應(yīng)的歸一化干擾效果α，根據(jù)干擾目標(biāo)鏈路的累計(jì)等效信噪比SNR_等效查詢表4，得出該干擾目標(biāo)鏈路的歸一化干擾效果α；

表4模擬信號歸一化干擾效果表

步驟3-6：計(jì)算各干擾目標(biāo)鏈路在干擾目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中的重要指數(shù)ξ

設(shè)干擾目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)有n_h條干擾目標(biāo)鏈路，第i條干擾目標(biāo)鏈路的重要指數(shù)為ξ_i，則有其中μ_Ti表示第i條干擾目標(biāo)鏈路的發(fā)射電臺所擁有的接收機(jī)數(shù)目，μ_Ri表示第i條干擾目標(biāo)鏈路的接收機(jī)所擁有的發(fā)射電臺數(shù)目；步驟3-7：計(jì)算干擾目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的干擾效果

設(shè)第i條干擾目標(biāo)鏈路的干擾效果為α_i，重要指數(shù)為ξ_i，則干擾目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的干擾效果