短波跳频电台组网研究

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维普资讯http://www.cqvip.comVo1．31，No．3火力与指挥控制第31卷第3期FireControlandCommandControl2006年3月March。2006文章编号：10o2一O64O(20o6)O3—0005—04短波跳频电台组网研究李国建，张海勇，槐万景(海军大连舰艇学院，辽宁大连116018)摘要：短波跳频电台组网在军事通信中占有重要地位，组网应用可以提高跳频电台的抗干扰性能。介绍了跳频通信的特点及抗干扰性能，分析了短波跳频通信技术的发展趋势。短波跳频电台组网可以提高通信的可通概率与战术应用的灵活性，为此着重研究了短波跳频电台组网的原理与方法以及组网的注意事项。为军事短波跳频电台的组网应用奠定基础。关键词：跳频电台，组网，抗干扰，自适应中图分类号：TN914．41文献标识码：AResearchonNetworkingofShortwaveFrequencyHoppingCommunicationsLIGuo—jian，ZHANGHai—yong，HUAIWan—jing(DalianNavalAcademy,Dalian116018,China)Abstract：NetworkoftheshortwaveFHradioissignificantinthemilitarycommunication，alsotheapplicationsofnetworkcanimprovetheanti—jammingcapabilityoftheshortwaveFHradio．Thispaperanalyzesthecharacteristicsandanti—jammingcapabilityoftheshortwaveFHradio．AndthenweintroducethedevelopingtrendsofshortwaveFHcommunicationtechnology．ThenetworkoftheshortwaveFHradiocanimprovethepassprobabilityandthetacticsapplcationagilitiesinthecommunication．Weanalyzethenetworktheory，thenetworkmethodandthenoticesofshortwaveFHnetwork．AllthatweanalyzecanestablishthebasisontheshortwaveFHnetworkofthemilitaryshortwaveFHradio．Keywords：FHradio，networking，anti-jamming，adaptive谱利用率高、易于实现多址通信且与其它各种通信引言设备兼容性好等，已被广泛应用于军事通信领域。未抗干扰技术是军事通信中必不可少的组成部来战场电磁环境将是复杂多变的，为保障未来军事分。现代电子战的首要目标是干扰敌方的通信系统，通信的可靠性与有效性，可以利用跳频电台组网进通信系统是否具有强的抗干扰能力是能否取得电子行信息的传输，可以有效提高军事通信的抗干扰性战胜利的首要条件，是进行迅速、准确、保密、不间断与保密性，为赢得未来高科技条件下可能发生的局通信的前提。部战争提供可靠的信息传输保障[1]。短波跳频电台是一种利用频域的抗干扰技术，跳频通信技术及其特点为了赢得军事通信中抗干扰的胜利，近年来世界各国都加紧研究跳频技术和装备短波跳频电台。短波1．1跳频通信技术．跳频电台以其本身所具有的优点，如抗干扰性强、频无线电通信的频谱十分拥挤，抗干扰已经成为短波通信的一大难题，利用跳频电台通信，可以大大提高通信的抗干扰能力。短波跳频电台能够抗干扰收稿日期：2004—05—20修回日期：2004—10—03主要是由于它具有躲避干扰的能力，一般干扰方式*基金项目：海军青年基金资助项目(02装办135)有单频干扰、多频干扰、部分频带干扰以及跟踪式干作者简介：李国建(1976一)，男，山东日照人，硕士，主要从事通信：r-St等研究。扰，干扰短波跳频电台的最佳措施是跟踪跳频图案。 维普资讯http://www.cqvip.com·6·(总第31—166)火力与指挥控制2006年第3期而跳频图案是伪随机的时一频图，敌方难以获得，也的性能越好。目前跳频带宽一般可工作到全频段，跳就难以实现跟踪干扰。跳频图案的随机性越好，抗干频速度从几十跳／s到几千跳／s的短波跳频电台已扰的能力就越强。对于短波跳频电台来说，选择好的处于应用阶段L3j。跳频图案是提高抗干扰性能的关键。2跳频通信技术的发展跳频技术是战术通信抗干扰技术中最有成效的技术。从7O年代末第一部跳频电台问世预示着其发2．1常规跳频体制展势头锐不可当，8O年代世界各国军事通信中普遍短波常规跳频通信是指中速的跳频通信，是短装备短波跳频电台，9O年代跳频技术已经相当成波通信中运用最早的一种抗干扰技术体制。它的基熟。以美国Sincgars—V和英国Jaguar战术电台为代本思想是：在多个射频信道上，以每秒几跳到几十跳表的中速跳频电台是目前外军普遍装备的短波跳频的速率，按照复杂的跳频图案进行跳频来躲避敌方电台。提高跳频速度是对付跟踪式干扰的有效方法，的干扰，可以传输明话、密话、中低速的数据。如提高跳频速度以后，而且当驻留时间小于干扰机响1982年英国生产的SCIMITAR—H短波跳频电台，应时间时，干扰信号到达接收机时，跳频接收机已经其跳频带宽为500kHz，跳速为20跳／s；美国在接收下一跳频的频率了，使得干扰失去了作用。8OHARRIS公司生产的RF一5000系列跳频电台，带宽年代跳频电台在VHF频段的跳频速率一般在200可变，最宽可达1MHz，跳速为1O跳／s。跳／s以下，目前，新一代的VHF跳频电台的跳频速常规体制的跳频电台设备比较简单，抗窄带干率已经大大提高，如法国的TRC一950跳速300跳／扰能力强；在相同的频带内可组成多个网；短波跳频s，PR4G跳速400跳／s；意大利的HYDRA／V跳速的跳速仅能达到几十跳，只能在很窄的频段上跳频，400跳／s。近年来，还出现了跳频速度在几千跳／s的所以难以对抗分段式扫描干扰和阻塞式干扰。高速短波跳频系统。如美国的HF2000，跳速达2对于跳频通信技术，其跳频速率越高，抗多径效560跳／s[2]。高速短波跳频数据系统有非常强的抗应、抗衰落能力越强，抗跟踪式干扰的能力也越强；干扰能力，而且跳频频率驻留时间短，可以克服短波同时跳频带宽越宽，抗阻塞式干扰的能力也越强。对严重的多径效应和严重衰落的影响，使数据传输速于常规跳频体制跳频速率仅有几十跳，也只能在较率得到较大的提高。窄的频带上跳频，很难对抗分段式扫描干扰、跟踪式1．2跳频通信的特点干扰及阻塞式干扰，因此常规跳频通信体制不能保跳频通信是扩频通信的一种，它是载波频率按证在复杂的电磁环境下正常通信。从跳速与带宽来照某种跳频序列在一定频带范围内进行跳变的一种分析有两个原因阻碍了跳频带宽的拓展，一是收发通信系统。信息数据被波形变换后，进入载波调制，信机的信道切换时间不够短，信道的切换造成信号可变频率合成器受跳频序列控制，跳频序列值改变的损失。信道切换引起的信道恶化在跳速增高时增一次，载波频率就跳变一次。接收机则首先从发送来大。二是天调阻抗匹配时间的制约，天调工作需要一的跳频信号中提取跳频同步信号，使本机跳频序列定时间，而目前跳频通信系统采用跳频过程中天调控制的频率跳变与接收到的跳频信号同步，输出由不工作的形式，目的是节约频率切换时间，却限制了本地载波解调接收到的跳频信号，获得携带有信息跳频带宽。的中频信号，从而得到发射机发送的信息。跳频通信2．2自适应跳频技术实际上是一种窄带通信，但由于它的频点可以在很自适应技术与跳频技术相结合形成自适应跳频宽的频带上跳变，因而也属于宽带通信技术。技术，是跳频通信重要的一个发展方向。自适应跳频跳频技术是载频按照数字码系统确定的时一频是将跳频频率点与干扰的出现联系起来，在跳频频图形，使载波频率可以相应跳变的一种扩频技术。它段上出现较大带宽的干扰时，系统能够自动识别干可以对抗多径干扰、邻道干扰、人为瞄准式干扰等，扰，实时自适应地改变跳频图案，跳到没有干扰的频可以大大提高通信的可靠性与有效性。段上去，以克服部分频带干扰的影响。自适应跳频技跳频可分为快跳频与慢跳频。如果一次发射信术是将跳频传输处理技术与自动频谱分析处理技术号期间不止一个频率跳跃，则称之为快跳频。显然，结合起来形成的，它的发展取决于自适应信号处理快跳频意味着跳频速率大于或等于信息速率。如果技术的发展。自适应跳频不是在预先确定的固定跳在频率跳跃的时间间隔中有一个或多个信号发射，频频段上进行，而是首先对频谱占有率进行分析，经则称为慢跳频。跳频速度越高、跳频带宽越宽抗干扰过自动频谱分析找出未受干扰和未被占用的频率 维普资讯http://www.cqvip.com李国建，等：短波跳频电台组网研究(总第31-167)·7·点，然后可以在这些频率点上进行跳频。这样可以根提高短波跳频电台的抗干扰、抗截获、抗跟踪能力。据需求自动改变跳频序列来有效地适应各种电磁环3．1短波跳频电台组网原理境。3．1．1短波跳频通信参数法国的PR4G战斗跳频电台具有自适应跳频的①跳频图案在跳频通信中载波频率跳变的规功能，当敌方施放宽带干扰时，电台能够自动切换到律，叫做跳频图案。未被干扰信道上进行搜索，跳频通信网可以自动转②跳频频率表跳频频率表是指跳频电台工作到无干扰或未被占用的频率上工作。干扰停止后可时频率跳变的所有载波频率点的集合。跳频工作时以自动回到原来的跳频方式工作，这种电台在4O最高频率与最低频率之间所占用的频带宽度，称为的跳频信道受到干扰时，能够使话音可懂L4]。跳频带宽。跳频频率表中频率个数称为跳频频率数。自适应跳频技术与常规的跳频体制相比，具有③密钥密钥决定了伪码发生器的初始状态。频率跳变速度快，跳变可实现智能化、高速化，抗干④实时时钟实时时钟表示跳频同步所需的伪扰能力进一步增强，传输数据误码率更低；自适应跳码发生器的实时状态。频与全频段跳频结合，可以更好地提高抗干扰能力，⑤网号网号用以表示跳频电台所组成的跳频自适应跳频技术搜索的信道数更多，自适应跳频电网的代号，反应了跳频电台的组网能力。台组网过程复杂，实现同步比较困难。3．1．2短波跳频同步技术2．3宽带高速数字跳频技术短波跳频系统的同步是短波跳频通信能否建立随着短波跳频通信技术在现代军事通信中的广的关键。跳频同步是指跳频图案相同、跳频频率表一泛应用，世界各国都不断加强对短波跳频技术的研致、跳变的起止时刻相同。同步方式：究，目前主要的研究方向是：①向数字化方向发展，①初始同步与自适应链路建立相同的方式进高速率的数字信号传输、低码率的话音编码以及数行初始同步和路径延时测量、记录。字信号处理等成为关键技术因素；②为提高综合的②保持同步伪随机地插入保持信息，接收方抗干扰能力，提高跳频速度是有效的途径，因此快速据此进行调整。跳频同步技术、快速响应信道机技术和快速频率合③迟入网同步引导台暂时退出跳频状态，用成技术的研究与开发成为关键；③实现全频带的跳迟入网方式把迟入网台引导入网，然后返回跳频状频；④考虑分频段跳频，以减少信号特征增强隐蔽态。性。基于以上几点考虑，各军事强国已经开始研究新3．2短波跳频电台组网型的短波高速跳频电台。美国LockheedSanders公组网能力是现代通信的基本要求之一。短波跳司研制的CHESS(相关跳频增强型无线电台)，跳速频电台组网比短波定频电台组网复杂，短波跳频网可达5000跳／s，其中200跳用于信道探测，4800是一个复杂的随机时序系统。实现跳频互通，技术体跳用于数据传输，每跳可传输4比特数据。CHESS制与跳频参数必须完全相同。短波跳频电台组网可电台的出现使得短波中高速跳频的频率合成器、宽分为正交跳频网与非正交跳频网。如果多个跳频网带天线、宽带功放等关键技术的突破，这些都为短波所用的跳频图案在时域上不发生重叠，就称为正交波段实现高性能的抗干扰技术提供了有利条件。跳频网，如果多个跳频网所用的跳频图案在时域上基于抗干扰、抗多径效应以及抗衰落等因素的发生重叠，就称为非正交跳频网。考虑，短波跳频通信技术将向宽带高速数字跳频技根据短波跳频网的同步方式，可分为同步网与术体制方向发展。异步网。一般短波跳频跳速较慢时，大多采用同步保持法组网。有一部电台发出同步信号完成初始同步，3短波跳频电台组网应用数据传输过程中随机的补发同步校正信号，以消除短波跳频电台单独使用时，虽然具有一定的抗各个短波跳频电台的时钟误差。理论上的组网数等干扰能力，但目前干扰设备探测、跟踪并干扰跳速在于跳频频率数，同步频率数越多，组网效率越高，但每秒几十跳到几百跳的短波跳频电台已经成为可同时同步时间和组网时间增长。同步组网适用于电能。然而，短波跳频电台组网应用使得敌方必须首先台密集的场合，缺点是全网定时要求严格，实现较困探测跟踪跳频网后才能对短波跳频电台实施有效的难。异步组网容易方便，各网的建立时间不分先后，干扰。目前各国军事干扰设备对跳频网的探测跟踪但组网的效率低，频率碰撞概率与组网数按指数规难度很大。所以，短波跳频电台组网应用可以大幅度律增加L5]。 维普资讯http://www.cqvip.com·8·(总第31—168)火力与指挥控制2006年第3期4短波跳频电台组网注意事项5结束语4．1确定主台与属台短波跳频技术目前正处于不断发展完善的阶与定频电台相比，跳频电台组网必须严格区分段。世界各国竞相研究跳频技术和装备短波跳频电主台与属台。主属台的划分体现在发起呼叫的权限台。目前各国已研制出种类繁多的短波跳频电台，短上，主台可以修改属台的时钟，但属台不可以修改主波跳频电台的抗干扰性强、隐蔽性好等突出优点使台的时钟。为保证一个跳频网内只有一个时间标准，得短波跳频技术具有良好的发展前景。网内只有一个主台。属台必须严格按照主台的指令在军事科技发展趋势下，美国和其它国家都在进行动作，否则难以保持短波跳频网内所有跳频电加紧研究数字跳频自适应通信技术，利用现代高速台的同步。发展的微处理技术和计算机技术，极大地提高了短4．2正确选择跳频频率与跳频频率表波跳频电台的抗干扰性和可靠性。在复杂电磁对抗跳频电台选择跳频频率时，应去除本台的定频环境中，将短波跳频电台组网应用是增强短波跳频频率。此外，根据各跳频电台的自身技术特点，选择电台抗干扰性能的一个重要方法。现代短波通信体跳频频率时还应注意以下几点：制具有显著特点，而跳频技术是短波通信中极有发①相邻电台频率的差值不能恰好成中频，相邻展潜力的一个领域，跳频技术在未来军事通信中将电台不能用彼此的镜像频率发信，否则造成跳频电具有发挥重要的作用。短波跳频电台组网使得军事台之间的干扰。通信的隐蔽性和保密性得到很大的提高，满足了现②禁止选用与电台、电视台相同的频率。代军事上对通信联络的要求。③若干部跳频电台同时工作时，相互之间的频参考文献：率间隔应大于最高工作频率的1O。④跳频电台工作频率的选择应该尽量避免使用[1]李少谦．扩跳频通信技术的发展与展望[J]．电子临近的定频电台的频率。科技大学学报，1996，25(9)：299—312．[2]陈浩．短波通信新技术与新体制FJ]．通讯世界，⑤跳频电台频率表应尽量选择随机性较强的，2000，(12)：26—28．以免被敌方破译。[3]陈尚勤．现代短波通信的新技术与新体制[J]．电4．3灵活设置短波跳频电台参数信科学，1995，11(1)：2-7．为了尽量减少各短波跳频网之间的干扰，目前[4]蔡臻祥．短波跳频抗干扰技术体制研究[J]．无线在短波跳频电台组网中常选用的是准正交跳频图电通信技术，2001，27(3)：42—44．案。准正交异步跳频网不需要严格的全网的时间同[5]赵永刚．跳频电台组网运用时应注意的几个问题步，便于军事上的实现。因此，短波跳频电台组网应[J]．通信战士，2002，5(5)：36—41．用时必须注意灵活设置跳频参数，以减少短波跳频[6]朱近康．扩展频谱通信及其应用[M]．合肥：中国网之间频率重叠的机会。科技大学出版社，1993．下期要目·任务规划系统研究·基于神经网络TSP算法的防空作战火力分配·CISR信息融合系统中的态势评估·作战计划的可视化建模方法·基于支持向量机的故障诊断方法及其应用·基于局部双参数估计的SAR图像CFAR目·权值编码遗传算法在单机任务规划中的应用标检测技术·防区外联合攻击武器火控系统分析与研究·作战分队武器系统的作战效能·基于蚂蚁聚类算法的炮兵阵地选取方法·某型鱼雷尾追式弹道设计与仿真·地空导弹部队集火射击模型·时空联合提取目标线谱方法·矩阵外积法Kalman滤波器在动态GPS定位中的作用·故障诊断效率与评估·提高水雷探测效果的声纳图像增强算法·潜艇目标指示效能·基于遗传算法的弹炮混编防空群火力分配·鱼雷命中目标的一种快速解算方法·射频识别系统的多目标识别一反碰撞算法·摩步师(团)反空袭作战空中威胁评估