一種mfsk偽裝為跳頻體制的抗截獲方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及測控通信技術領域，具體設及一種將MFSK偽裝為跳頻體制的抗截獲方 法。
【背景技術】
[0002] 伴隨航空航天事業(yè)的持續(xù)發(fā)展，航天遙測、遙控、外測、祀場實驗等關鍵數(shù)據(jù)的保 密性、可靠性W及反竊取對于國家安全至關重要。對于測控通信系統(tǒng)，敵方信息偵測將嚴重 威脅各類飛行器、航天器、戰(zhàn)略投送器的發(fā)射與飛行安全。而抗截獲技術主要是為了確保信 息安全，即使敵方知道我方在通信，但抓不住我方通信內容。因此，測控信號在航天任務中 的特殊地位W及航天通信安全的重要性，決定了航天測控系統(tǒng)必須具有更強的抗截獲和抗 干擾能力。
[0003] 由于擴頻和跳頻自身具有很好的保密和抗截獲優(yōu)勢，跳頻和擴頻體制被引入航天 領域彌補傳統(tǒng)體制的不足W提高抗截獲能力。常規(guī)跳頻(FH)存在跟蹤干擾下系統(tǒng)性能嚴重 下降導致抗截獲能力突降的問題，而差分跳頻(DFH)和隨機跳頻通信系統(tǒng)則存在硬件開銷 較大、組網(wǎng)規(guī)劃比較困難等問題，且抗部分頻帶干擾性能弱。現(xiàn)有基于信號特征的各種截獲 技術包括基于瞬時特征的識別方法、基于小波變換等時頻分析方法、基于星座圖特征的識 別算法、基于譜特征及信號統(tǒng)計量的識別算法等，運些方法存在信道適用性或信噪比的限 審IJ。但隨著現(xiàn)有截獲設備計算能力和信息處理水平的提高，當前各種基于跳擴頻的體制面 臨著極大的截獲風險。
[0004] 現(xiàn)有防御和破解手段層出不窮，然而運些傳統(tǒng)的對抗永遠是矛和盾的問題。如何 避開運些已有技術的缺陷和無休止的此消彼長過程，尋找更為簡單有效的對抗方式將是發(fā) 展的趨勢。若能夠使通信體制得到偽裝隱藏，誘導欺騙敵方使得其干擾無效將具有極大的 應用價值和前景。

【發(fā)明內容】

[0005] 針對現(xiàn)有測控跳頻體制抗截獲能力不足，本發(fā)明旨在提供一種MFSK偽裝為跳頻體 制的抗截獲方法，將一般的MFSK體制經(jīng)過混濁碼調制后偽裝成隨機跳頻體制，迷惑敵方進 行跳頻截獲或者干擾，而我方僅需要檢測頻點的方式即可獲取真實有效信息，且混濁碼的 不可逆性保證了真實信號的不可截獲性，能實現(xiàn)避開直接對抗且簡單有效。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0007] -種MFSK偽裝為跳頻體制的抗截獲方法，包含信息發(fā)送端和信息接收端;所述方 法包括如下步驟：
[000引Sl信息發(fā)送端將經(jīng)編碼交織后的真實信息通過與邏輯映射化Ogistic-Map)混濁 序列異或，生成隨機跳頻序列，然后通過指令譯碼器和頻率合成器控制生成跳頻圖案，從而 將真實信息隱藏在跳頻系統(tǒng)的偽碼部分；
[0009] S2信息發(fā)送端將碼速率為Fb_false的虛假信息fx通過二進制頻移鍵控(BFSK)調制后 得到基帶調制信號fx_false，其采樣率為Fs_false，與步驟SI生成的跳頻圖案進行混頻，然后進 行發(fā)送；
[0010] S3信息接收端接收信號后，提取跳頻圖案，估計出接收信號的時頻脊線；
[0011] S4將得到的時頻脊線轉換為跳頻序列，再經(jīng)與步驟Sl相同的邏輯映射化OgiStic-Map)混濁序列異或，解交織譯碼后得到真實信息。
[0012] 需要說明的是，步驟Sl的具體方法如下：
[0013] 1.1)將碼數(shù)率為Fb_reai的真實有效的信息X經(jīng)過碼率為q/n的（n，q，N)卷積碼編碼 器，其中n為碼長，q為信息位數(shù)，N為編碼約束度;然后經(jīng)過交織度m的卷積交織器進行卷積 交織得到序列Xl，采樣率為Fs_real ;
[0014] 1.2)產(chǎn)生邏輯映射化Ogistic-Map)混濁序列y，其動力學方程如下：
[0015] yn+i=Jiyn(I-Yn)；
[0016]其中y為分形參數(shù)，yn為當前狀態(tài)，yn+i為下一個狀態(tài)，從初始值y日開始迭代，就可W 得到序列7={7〇,71，72，。'，71，。-}。
[0017] 1.3)將經(jīng)過卷積交織器的信息Xi與混濁序列y異或得到偽隨機序列Z :
[001 引
[0019] 1.4)得到的偽隨機序列Z通過指令譯碼器，控制頻率合成器生成跳頻圖案X，具體 做法是:將得到的偽隨機序列Z通過映射，即將每P位二進制轉換為一位十進制隨機數(shù)d，然 后在指令譯碼器和頻率合成器作用下，生成最低頻率扎和最高頻率扣之間、跳頻間隔為fi、 與隨機數(shù)d對應的跳頻載波f C ( d )為：
[0020] fc(d) = fL+(d-l)*fi；
[0021] 跳頻載波fc(d)即為跳頻圖案X。
[0022] 需要說明的是，步驟S3中，信號接收端是采用短時傅里葉變換譜圖與最小二乘擬 合法來估計跳速和跳變時刻，然后利用單頻信號頻率估計法來對每個跳頻周期內的信號進 行精確估頻，從而提取出精確的跳頻圖案，具體方法如下：
[0023] 3.1)通過短時傅里葉變換譜圖法對接收信號r進行處理，得到信號的粗估計時頻 脊線ri;
[0024] 3.2)對得到的粗估的時頻脊線ri作一階差分，W此來凸顯信號的跳變位置，差分 后的信號為n;
[0025] 3.3)在一階差分后的信號中選取若干峰值位置，利用最小二乘法化S)作線性擬合 得一條直線;具體方法是：
[00%]在n中選取M個峰值位置p(i)，i = l，2,3,…，M，把它們編號并轉換為（i，p(i))坐 標形式，其中，i代表時隙編號，即第幾個跳頻時隙，P(i)代表帖號，即跳變時刻，兩個帖號之 差就是一個跳頻時隙持續(xù)的帖數(shù);將選取的M個坐標點代入最小二乘算法公式：

[0030] 該直線P的斜率k就是跳頻點平均占有的數(shù)據(jù)帖的數(shù)目，用帖數(shù)k乘W短時傅里葉 變換滑窗步長S就是跳頻時隙，在此用數(shù)據(jù)點數(shù)C表示跳頻時隙，即：
[0031] c = k X S ；
[0032] 再根據(jù)采樣率Fs_real與單個頻點持續(xù)時間的固有關系得出計算下式：
[0034] 就可估計出跳速R;
[0035] 3.4)估計出跳速R后，進一步估計出跳變時刻CtTh，其中化=1/R為跳頻周期，a則由 下式得出：
[0037] 3.5)估計出跳速R和跳變時刻CiTh后，對每個跳變周期內的單頻信號采用單頻信號 頻率估計法進行精確估頻，在接收到的單頻信號中任取一段長度為1的數(shù)據(jù)rt，t = 0，l， 2, ... J-I，依據(jù)下式準確地估計出信號載波頻率f:
[0039] 其中：
，符號*表示取共輛，Z表示求信號。和信號 rw的相位差;信號載波頻率巧P為信號接收端已經(jīng)精確估計出系統(tǒng)的跳頻圖案。
[0040] 需要說明的是，步驟S4的具體方法如下：
[0041] 4.1)系統(tǒng)最低頻率扎和跳頻間隔fI已知，由公式
，可將步驟S3中提 取得到的跳頻圖案f，即不同時間內的頻率，轉換為序列rd，再經(jīng)逆映射，即將每位十進制數(shù) rd轉換為P位二進制數(shù)，即可得到偽隨機序列rz;
[0042] 4.2)利用與信號發(fā)送端相同的混濁序列y與偽隨機序列rz進行異或得到rx:
[0043] 巧=巧貨
[0044] 4.3)將得到的序列rx，經(jīng)過與信號發(fā)送端相對應的交織度為m的解卷積交織器后 得到序列，再經(jīng)與信號發(fā)送端卷積編碼相對應的維特比譯碼器后得到真實有效的信息。
[0045] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0046] 1、本發(fā)明基于現(xiàn)有跳頻體制的抗截獲性能，結合混濁保密通信理論，將一般的 MFSK體制經(jīng)過混濁碼調制后偽裝成隨機跳頻體制，可W起到迷惑敵方進行跳頻截獲或者干 擾的作用，而我方僅需要檢測頻點的方式即可獲取真實有效信息，且混濁碼的不可逆性保 證了真實信號的不可截獲性，因此本發(fā)明簡單有效且可W避開直接對抗，與現(xiàn)有常用的抗 截獲技術相比，具有更好的抗截獲性能和抗跟蹤干擾性能；
[0047] 2、本發(fā)明可適用于MFSK偽裝為跳頻的抗截獲增強方法的建模，所建立的抗截獲增 強方案的模型可用于調制/解調、信道編碼、信道估計--不同跟蹤干擾的算法設計和性能評 估。
【附圖說明】
[0048] 圖1為本發(fā)明實施例的實施流程圖；
[0049] 圖2為本發(fā)明實施例的原理框圖；
[0050] 圖3為本發(fā)明實施例信號接收端在進行短時傅里葉變換譜圖變換后得到的粗估的 信號時頻脊線；
[0051] 圖4為本發(fā)明實施例信號接收端將粗估的時頻脊線進行一階差分后得到跳頻時刻 圖；
[0052] 圖5為本發(fā)明實施例信號接收端經(jīng)過單頻信號頻率估計法進行精確估頻后的信號 精確的時頻脊線圖。
【具體實施方式】
[0053] W下將結合附圖對本發(fā)明作進一步的描述，需要說明的是，本實施例W本技術方 案為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍并不限于本實 施例。
[0054] 如圖1所示，本發(fā)明實施例的MFSK偽裝為跳頻體制的抗截獲方法包括W下步驟：
[0055] 步驟S101、信息發(fā)送端將經(jīng)編碼交織后的真實信息通過與混濁信息異或，生成隨 機跳頻序列，然后通過指令譯碼器和頻率合成器控制生成跳頻圖案，從而將真實信息隱藏 在跳頻系統(tǒng)的偽碼部分;具體流程如圖2中的點-點式框中所示，包括：
[0056] 1.1)將碼速率為Fb_reai = 25化PS的真實有效信息x[l:990(數(shù)據(jù)長度）]經(jīng)過碼率q/ n=l/2的（2,1，2)卷積碼編碼器，然后經(jīng)過交織度為5,補零長度為20的卷積交織器進行卷 積交織得到序列Xl[ 1 : 2000]，其采樣率為Fs_real = 5MHz ;
[0化7] 1.2)產(chǎn)生Logistic-Map混濁序列y[ 1:2000(數(shù)據(jù)長度）]，其動力學方程為：
[005引 yn+i=]iyn(l-yn);
[0059] 其中y為分形參數(shù)取3.