通信对抗原理第1章绪论.ppt

1 通信对抗原理电话 88202264办公室 科技实验楼A905 教学计划课程性质 限定选修课计划学时 30考核形式 闭卷学分 2教材 通信对抗原理 2 2 3 教学内容安排 第1章第2章第3章第4章第5章第6章第7章 绪论通信侦察原理和技术通信信号测向和定位技术通信对抗系统信号处理技术通信侦察方程和截获概率通信干扰原理通信干扰效果评价 4 第一章绪论1 1概述1 2通信对抗系统的含义1 3通信对抗系统组成和分类1 4通信对抗系统的特点1 5主要技术指标1 6通信对抗系统的应用领域 3 5 第1章思考题习题1 1习题1 2习题1 3习题1 4 1 1通信对抗概述 1 通信系统的重要性信息是依靠通信系统传输的 因此通信系统是作战指挥和武器控制的神经中枢 无线电通信是是现代战争中的主要通信方式之一 如广为使用的地面通信 移动通信 卫星通信 数据通信和协同通信等战场通信网历来都是战争中指挥 控制和信息沟通的主要手段 也是作战环境中的唯一手段 6 4 1 1通信对抗概述 2 通信对抗的发展通信对抗是最早采用的电子对抗手段 通信对抗的发展可分为三个阶段 用通信设备实施对抗阶段即直接采用通信设备监视敌方的通信信号 监听通信内容 使用测向设备测量通信发射机的方位 获取情报信息 必要时 用通信发射机发出噪声调制干扰或语音欺骗干扰 甚至还用过电火花的调谐干扰 7 8 1 1通信对抗概述 2 通信对抗的发展单机对抗阶段这一阶段的通信对抗装备主要是以地面使用为主的各种便携式的通信侦察 测向设备以及拦阻式或瞄准式通信干扰单机 装备的主要缺点是反应速度慢 工作频段窄 干扰功率小 设备体积大而笨重 且基本没有信号处理能力 必须依靠人工来分析 判断和识别信号 5 9 1 1通信对抗概述 2 通信对抗的发展系统对抗阶段通信对抗从对单一电台对抗发展到对通信网 数据链的对抗 出现了对手机通话侦听到对散射通信 卫星通信的的侦察和干扰 1 2通信对抗的含义 1 通信对抗的定义无线电通信对抗就是为削弱 破坏敌方无线电通信系统的使用效能和保护己方无线电通信系统使用效能的正常发挥所采取的措施和行动的总称 简称为通信对抗 是敌对双方在通信领域内为争夺电磁频谱的使用权和控制权展开的争斗 10 6 11 1 2通信对抗的含义 2 通信电子战的组成 12 1 3通信对抗系统的组成和分类 1 通信对抗系统的组成 7 1 3通信对抗系统的组成和分类 1 通信对抗系统的组成1 指控分系统对系统下属各站的作战指挥和控制 收集处理各站上报的侦察情报和工作状态信息 统一各站的工作 也负责与上级指挥所的通信联络 接受上级指挥所下达的作战命令 完成相应的对抗任务 并上报战况 系统指挥控制系统都有电子态势显示 显示敌方通信设备的地理位置 辅助决策 数据库以及与上级指挥所和下属各站的通信等功能 13 1 3通信对抗系统的组成和分类 1 通信对抗系统的组成2 通信侦察分系统对作战区域内通信信号的截获 分选 信号参数测量 调制样式识别和信息解调等功能 该分系统一般有多个工作在不同频段 分布在不同地域的侦察站 完成对不同频段 不同区域的侦察 通信侦察分系统由侦察天线 搜索接收机 信号搜索显示 分析接收机 信号分析显示和数据库等组成 如下图所示 14 8 15 1 3通信对抗系统的组成和分类 1 通信对抗系统的组成2 通信侦察分系统 16 1 3通信对抗系统的组成和分类 1 通信对抗系统的组成3 通信测向分系统功能 对通信信号的测向和定位 方法 对通信信号的测向方法是利用方向性天线在空域范围内搜索 或用多天线组成的天线阵测量信号到天线阵的幅度差 相位差或到达时间差实现的 9 17 1 3通信对抗系统的组成和分类 1 通信对抗系统的组成3 通信测向分系统 通信测向系统组成 1 3通信对抗系统的组成和分类 1 通信对抗系统的组成4 通信干扰分系统通信干扰分系统根据指挥控制分系统的命令对特定的通信信号进行干扰 这时侦察分系统向干扰分系统提供干扰对象的频率 方向 调制方式 调制参数等信息 干扰引导单元在频率 方向上瞄准干扰对象 并由干扰信号形成设备产生低功率的射频干扰信号 最后经功率放大由天线向指定方向发射干扰信号 18 10 19 1 3通信对抗系统的组成和分类 1 通信对抗系统的组成4 通信干扰分系统 通信干扰系统组成 20 1 3通信对抗系统的组成和分类 1 通信对抗系统的组成4 通信干扰分系统 干扰技术对通信系统的干扰方式有压制式干扰 欺骗式干扰 11 1 3通信对抗系统的组成和分类 1 通信对抗系统的组成4 通信干扰分系统 干扰技术对通信系统的干扰方式有压制式干扰 欺骗式干扰 压制式干扰 Overwhelmjamming 是功率型干扰 干扰机发射大功率干扰信号以降低通信接收机输入的信干比 使模拟通信接收机无法理解传送的信息或使数字通信接收机增大接收信号的误码率 根据干扰谱宽与信号谱宽的关系 噪声干扰还可分阻塞式干扰 拦阻式干扰 瞄准式干扰 扫频干扰和部分阻塞式干扰 21 1 3通信对抗系统的组成和分类 1 通信对抗系统的组成4 通信干扰分系统 压制干扰分类阻塞式干扰的干扰信号谱宽远大于通信接收机带宽 直至覆盖整个跳频通信的频率范围 瞄准式干扰的干扰信号谱宽与通信接收机的带宽相当 能有效地利用干扰功率 扫频干扰用窄带干扰谱在宽的频率范围内扫描 每个时刻的瞬时带宽与瞄准式干扰相当 而部分阻塞式干扰是同时对一定频率范围内的信号干扰 干扰频谱宽度小于通信信号占据的频率范围 22 12 1 3通信对抗系统的组成和分类 1 通信对抗系统的组成4 通信干扰分系统 欺骗干扰欺骗式干扰是冒充通信网台中的一个台站与该网中其它台站进行通信 把假信号注入通信网 使敌方通信系统产生错误判断 用应答式干扰冒充通信网的信号进行干扰得到广泛的应用 应答式干扰的原理是将侦收的信号存贮 然后延时转发 应答式干扰的频率 调制参数等与通信信号完全相同 23 1 3通信对抗系统的组成和分类 2 通信对抗系统的分类按频段分通信对抗系统可分为短波 超短波和微波通信对抗系统 短波通信对抗系统的频率范围为 3 30MHz 超短 波通信对抗系统的频率范围为30 300MHz 微波通信对抗系统的频率范围为300 3000MHz 按功能分通信对抗系统可分为战术通信 移动通信 卫星通信等通信对抗系统 按平台分通信对抗系统可分为车载 机载 舰载和星载通信对抗系统 24 13 25 1 4通信对抗系统的特点 1 信号环境1 工作频率范围宽常用的战术通信网台的工作频率范围从1MHz到3000MHz 毫米波通信的频率的频率可达40GHz 而通信信号的最小谱宽仅有25kHz 可以想像 在该频率范围内将可能拥有几万个网台同时工作 26 1 4通信对抗系统的特点 1 信号环境2 调制方式多样通信信号有模拟调制和数字调制 根据被调制的参数不同 又有幅度调制 频率调制和相位调制 不管是模拟信息还是数字信息 它们都采用上述三种基本调制方式 技术上常用AM FM PM ASK FSK PSK等表示 14 1 4通信对抗系统的特点 1 信号环境3 工作体制多通信信号在频域上有单频 跳频和扩频等体制 在时域上有跳时 猝发等体制 通信信号的跳频有慢速跳频 每个频率驻留时间内包含许多数据比特 跳速为每秒钟几跳到几十跳 和快速跳频 每个数据比特内有多次跳频 跳速为几百跳到千跳以上 跳时是指传送的信息在每帧的不同时时刻 发送 扩频是源码经随机码调制后发射 接收端将接收信号与同步的随机码相关恢复源码 猝发是在不到1秒时间内发送完一份完整的报文的通信方式 在一些通信系统中 跳频 扩频 跳时可组合使用 27 28 1 4通信对抗系统的特点 1 信号环境4 信息种类多一般来说 通信信号的信息源可分为三类 语音 语言 音乐等 图像和数据 15 1 4通信对抗系统的特点 2 通信对抗系统的工作特点1 工作频段宽从通信对抗系统的频率范围可以看到 每个波段的频率范围达10个倍频程 这要求天线 接收机 干扰机的功率放大器都具有宽带性能 目前的微波元器件难以满足要求的带宽 通常根据对通信对抗系统的频率范围 用多个较窄带宽的天线 功率放大器等并行工作来解决 国外侦察频率范围己复盖100kHz 18GHz 干扰的频率范围复盖1 2500MHz 29 30 1 4通信对抗系统的特点 2 通信对抗系统的工作特点2 空域覆盖范围大通信对抗系统要求的覆盖空域决定于系统平台 对于地面车载系统 方位覆盖正面的规定范围 而对机载 舰载和星载系统要求方位覆盖360 仰角覆盖90 16 1 4通信对抗系统的特点 2 通信对抗系统的工作特点3 截获概率高通信对抗系统截获信号是随机事件 信号截获是指侦察接收机在频率上 方向上 极化上与通信信号的一致 而且能测量信号的参数 宽带接收和宽波束天线是保证通信对抗系统对通信信号高截获概率的重要措施 31 1 4通信对抗系统的特点 2 通信对抗系统的工作特点4 灵敏度高灵敏度是指接收机输出端的信噪比满足通信设备正常工作要求的最小接收信号功率 接收机灵敏度受接收机输入端的噪声功率的限制 当接收信号功率高于接收机灵敏度一定倍数时 信号才能正确接收 而接收的信号功率与距离平方成反比 通信对抗系统接收机没有距离优势 通信侦察设备的灵敏度往往比通信接收机的灵敏度更高 32 17 1 4通信对抗系统的特点 2 通信对抗系统的工作特点5 动态范围大动态范围是指侦察接收机正常工作的输入信号功率范围 动态范围的下限受接收机灵敏度限制 而上限决定于使侦察接收机饱和的功率和不产生交互调制的功率 前者定义的动态范围称饱和动态范围 而后者定义的动态范围称无寄生干扰的动态范围 为了保证通信侦察接收机能正确的测量信号参数 其动态范围一般为70dB到100dB 33 1 4通信对抗系统的特点 2 通信对抗系统的工作特点6 调制识别能力强对于不同调制方式的信号需用相应的解调方式和干扰样式 因此在解调前需要调制识别 不仅需要识别出模拟调制和数字调制 还要识别出调制参数域 幅度调制 频率调制或相位调制 以及识别出每个参数域的调制阶数 如PSK调制的BPSK QBSK 8PSK等的2 4 8阶 34 18 1 4通信对抗系统的特点 2 通信对抗系统的工作特点7 参数测量能力强在通信中 收发双方是合作关系 接收方确知信号频率或跳频通信的跳频图案 时间上的同步信号 如帧同步 码元同步 在跳时通信中跳时图案的同步 扩频通信中的扩频和解扩用的随机码和信源 信道的加密 解密的密钥等 而通信对抗系统与道信系统是非合作关系 无法得到这些先验信息 因此通信对抗系统需要对通信信号参数的准确测量或估计 才能实现频率同步 码速率同步 正确地解调侦收信号的信息 35 36 1 4通信对抗系统的特点 3 无线电频段的划分 19 1 5通信对抗系统的主要技术指标 1 系统的频率范围包括侦察设备的频率复盖范围 测向设备的频率复盖范围和干扰设备的频率复盖范围 这些频率复盖范围可能不完全一样 而侦察的频率范围总是宽于测向和干扰的频率范围 2 系统的作用区域范围包括方位 仰角覆盖范围和作用纵深范围 3 侦察接收机灵敏度和动态范围37 38 1 5通信对抗系统的主要技术指标 4 全景搜索时间搜索全景显示频率范围的时间 它决定于步进频率间隔 换频时间和在每个频率上的驻留时间 例如通信侦察的频率范围 信道间隔 频率切换时间T1 驻留时间T2 则全景搜索时间 1 5 1 T p T1 T2 f f 20 39 1 5通信对抗系统的主要技术指标 5 搜索接收机的全景显示频率搜索速度指每秒钟搜索的频率范围或信道数目 频率搜索速度决定于在每个信道上的驻留时间 一般驻留时应保证信号能建立到额定的幅度值 通常认为驻留时间等于带宽B的倒数 1 5 2 1 5 3 1T2B最大频率搜索速度为 2 BT2 B vf 1 5通信对抗系统的主要技术指标 6 测向精度用均方根值测向误差表示 它指包括测向天线在内的整个测向系统误差 测向精度决定于测向方法 高精度测向技术 如相位干涉仪测向 的测向误差可小于1度 7 测量参数的内容包括载波频率 调制参数 调制类型及其测量精度要求等 8 干扰样式和干扰功率能够提供的干扰样式的类型 干扰功率等 40 21 1 5通信对抗系统的主要技术指标 9 能干扰的目标信道数 10 数据库容量数据库用以存贮敌 我方的网台频率 方位 信号参数 网台间关系 干扰 分系统的报告等 11 响应时间包括搜索接收机响应时间 测向响应时间和干扰响应时间 搜索接收机响应时间指的是全景搜索时间 测向响应时间定义为从要求测向到在测向显示器上指示出方向的时间 干扰响应时间定义为某个预编程信道上的接收信号电平达到门限电平 到施放干扰的时间 41 42 1 6通信侦察的应用领域 1 通信侦察在非军事领域的应用1 无线电监测2 无线电安全监测为了国家的安全 国家安全部门需要不间断地对境内外各种通信电台进行监视 测量和定位 发现并找出非法电台 22 43 1 6通信侦察的应用领域 1 通信侦察在非军事领域的应用3 反恐和保密 采用干扰方式 可以阻止恐怖分子用无线电信号遥控引