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基于USRP的智能干扰机 半实物仿真实验系统及实验方法

阅读：172发布：2020-05-08

专利汇可以提供基于USRP的智能干扰机半实物仿真实验系统及实验方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于USRP的智能干扰机半实物仿真实验系统及实验方法，系统包括业务传输发端、业务传输收端和智能干扰机，所述业务传输发端、业务传输收端和智能干扰机均由计算机、USRP RIO和天线组成；业务传输发端和业务传输收端分别运行通信效率测试系统的发射和接收程序，建立正常稳定通信后，开启智能干扰机对1.3GHz～3.7GHz频段进行扫描，根据扫描结果检测出频段内通信信号工作频率和带宽，自动生成多音或宽带噪声，进而对环境内违规通信产生干扰，从而达到破坏通信链路。本发明能够实现自动监测电磁频谱环境并主动释放干扰信号，降低了开发周期和成本，对动态频谱规划管理也起到良好的促进作用。，下面是基于USRP的智能干扰机半实物仿真实验系统及实验方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于USRP的智能干扰机半实物仿真实验系统，其特征在于，包括业务传输发端、业务传输收端和智能干扰机，业务传输发端包括第一计算机、第一USRP RIO和发端天线，业务传输收端包括第二计算机、第二USRP RIO和收端天线，智能干扰机包括第三计算机、第三USRP RIO、接收天线和发射天线；
业务传输发端的第一计算机将业务数据进行调制后得到基带数据流，通过PCI-E板卡传递给第一USRP RIO，第一USRP RIO对基带数据进行变频处理后得到射频信号由发端天线发送；
业务传输收端通过收端天线接收射频信号，第二USRP RIO对射频信号进行处理后得到基带数据流，进而由PCI-E板卡传回至业务传输收端的第二计算机内；
智能干扰机通过第三USRP RIO上连接的接收天线检测业务传输系统所在的通信频段，由发射天线发送干扰信号施加在业务传输频段上。
2.根据权利要求1所述的基于USRP的智能干扰机半实物仿真实验系统，其特征在于，智能干扰机在预设扫描频段内实时扫描监测当前频谱环境，找出待干扰通信频段。
3.根据权利要求2所述的基于USRP的智能干扰机半实物仿真实验系统，其特征在于，预设扫描频段为1.3GHz～3.7GHz。
4.根据权利要求1所述的基于USRP的智能干扰机半实物仿真实验系统，其特征在于，智能干扰机自动或手动释放单音、多音以及宽带噪声信号。
5.根据权利要求1所述的基于USRP的智能干扰机半实物仿真实验系统，其特征在于，业务传输收端还用于显示瞬时功率谱、瞬时检测频率和带宽。
6.根据权利要求1所述的基于USRP的智能干扰机半实物仿真实验系统，其特征在于，干扰信号参数支持实时修改，其中干扰信号参数包括干扰模式和干扰噪声类型，干扰模式分为自动和手动模式，干扰噪声类型包括单音、多音以及宽带噪声信号。
7.一种基于权利要求1所述智能干扰机半实物仿真实验系统的实验方法，其特征在于，该实验方法包括以下步骤：
第一步、智能干扰机对本地频谱环境周期性进行监测；
第二步、将当前监测到的可疑通信频点送至智能干扰机的计算机中；
第三步、智能干扰机产生干扰信号对检测到的频点释放干扰信号；
第四步、业务传输收端受到干扰，业务传输收端主界面显示当前接收机的星座图和传输错误率。

说明书全文

基于USRP的智能干扰机半实物仿真实验系统及实验方法

技术领域

[0001] 本发明属于无线通信干扰领域，特别是一种基于USRP的智能干扰机半实物仿真实验系统及实验方法。

背景技术

[0002] 随着近些年频繁爆出的无人机飞入机场区域扰乱机场正常通信事务的事件，无线电安全和管控进入人们视线。安保机关单位不再是把目光都侧重在看得见区域，也把目光转向看不见的区域——无线电频谱。合理使用无线通信频段能给生活带来便利，但是，超出规定使用就会造成诸多麻烦，如破坏重大保密会议的进行、扰乱考试的公平公正性、危害机场正常飞行任务等。如何能在无线通信领域对违规通信产生干扰并阻断通信成为人们的关注点。

[0003] 传统的应对黑飞的解决方案有抛射网捕捉、激光毁伤、声波干扰，以上解决方案存在安全隐患较大、作用距离较短、效果不明显等问题。同时市场主流的反无人机枪也存在过多依靠人力，智能化低，应用场景局限等问题。

[0004] 正是在这种情况下，智能干扰机被研究人员所接受，改变了以往的固定的无线通信干扰手段，实现智能化、模块化、多场景化。但是目前干扰检测系统仅仅局限于软件仿真工具，脱离实际的频谱环境，因此缺乏直观的仿真效果和较强的说服力。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种基于USRP的智能干扰机半实物仿真实验系统及实验方法，用半实物形式以更加真实形式表现真实频谱环境下的无线通信干扰的效果。

[0006] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于USRP的智能干扰机半实物仿真实验系统，包括业务传输发端、业务传输收端和智能干扰机，业务传输发端包括第一计算机、第一USRP RIO和发端天线，业务传输收端包括第二计算机、第二USRP RIO和收端天线，智能干扰机包括第三计算机、第三USRP RIO、接收天线和发射天线；

[0007] 业务传输发端的第一计算机将业务数据进行调制后得到基带数据流，通过PCI-E板卡传递给第一USRP RIO，第一USRP RIO对基带数据进行变频处理后得到射频信号由发端天线发送；

[0008] 业务传输收端通过收端天线接收射频信号，第二USRP RIO对射频信号进行处理后得到基带数据流，进而由PCI-E板卡传回至业务传输收端的第二计算机内；

[0009] 智能干扰机通过第三USRP RIO上连接的接收天线检测业务传输系统所在的通信频段，由发射天线发送干扰信号施加在业务传输频段上。

[0010] 一种智能干扰机半实物仿真实验方法，包括以下步骤：

[0011] 第一步、智能干扰机对本地频谱环境周期性进行监测；

[0012] 第二步、将当前监测到的可疑通信频点送至智能干扰机的计算机中；

[0013] 第三步、智能干扰机产生干扰信号对检测到的频点释放干扰信号；

[0014] 第四步、业务传输收端受到干扰，业务传输收端主界面显示当前接收机的星座图和传输错误率。

[0015] 与现有技术相比，本发明的显著优点为：本发明能够实现自动监测电磁频谱环境并主动释放干扰信号，并且能够对不同的频谱检测算法、多种干扰信号以及干扰方式进行性能验证，降低了开发周期和成本，对动态频谱规划管理也起到良好的促进作用。附图说明

[0016] 图1为本发明的构成原理示意图。

[0017] 图2为业务传输发端主界面示意图。

[0018] 图3为业务传输收端主界面示意图。

[0019] 图4为智能干扰机主界面示意图。

具体实施方式

[0020] 如图1所示，一种基于USRP的智能干扰机半实物仿真实验系统，包括业务传输发端、业务传输收端和智能干扰机，业务传输发端包括第一计算机、第一USRP RIO和发端天线，业务传输收端包括第二计算机、第二USRP RIO和收端天线，智能干扰机包括第三计算机、第三USRP RIO、接收天线和发射天线；

[0021] 业务传输发端的第一计算机将业务数据进行调制后得到基带数据流，通过PCI-E板卡传递给第一USRP RIO，第一USRP RIO对基带数据进行变频处理后得到射频信号由发端天线发送；

[0022] 业务传输收端通过收端天线接收射频信号，第二USRP RIO对射频信号进行处理后得到基带数据流，进而由PCI-E板卡传回至业务传输收端的第二计算机内；

[0023] 智能干扰机通过第三USRP RIO上连接的接收天线检测业务传输系统所在的通信频段，由发射天线发送干扰信号施加在业务传输频段上，进而达到干扰业务传输的目的。其中业务传输系统包括业务传输发端和业务传输收端。

[0024] 智能干扰机在预设扫描频段内实时扫描监测当前频谱环境，找出待干扰通信频段。预设扫描频段为1.3GHz～3.7GHz。

[0025] 智能干扰机自动或手动释放单音、多音以及宽带噪声信号。

[0026] 业务传输收端还用于显示瞬时功率谱、瞬时检测频率和带宽。

[0027] 干扰信号参数支持实时修改，其中干扰信号参数包括干扰模式和干扰噪声类型，干扰模式分为自动和手动模式，干扰噪声类型包括单音、多音以及宽带噪声信号。

[0028] 本发明还提供一种基于智能干扰机半实物仿真实验系统的实验方法，包括以下步骤：

[0029] 第一步、智能干扰机对本地频谱环境周期性进行监测；

[0030] 第二步、将发现当前监测到的可疑通信频点送至智能干扰机的计算机中；

[0031] 第三步、智能干扰机产生干扰信号对检测到的频点释放干扰信号；

[0032] 第四步、业务传输收端受到干扰，业务传输收端主界面显示当前接收机的星座图和传输错误率。

[0033] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

[0034] 实施例

[0035] 本发明的构成原理示意图如图1所示。业务传输发端计算机对待发送业务数据进行调制后得到基带数据流，通过PCI-E总线将待发数据传给USRP RIO，USRP RIO对基带数据进行处理后得到射频信号，并通过所连接的发端天线发送出去。业务传输主界面如图2所示。

[0036] 业务传输收端计算机通过所连接USRP RIO的收端天线，对接收的射频信号进行处理得到基带数据流，进而将将接收的数据通过PCI-E回传至计算机内，进而模拟出正常通信链路。业务传输收端如图3所示。

[0037] 智能干扰机的主界面如图4所示，包括频谱监测子模块、干扰信号产生模块以及干扰模式选择模块。智能干扰机通过频谱检测算法得到当前频谱环境下的无线通信频段，通过手动或自动选择干扰模式对待干扰频段产生干扰信号，进而达到破坏通信目的。

[0038] 上述半实物仿真实验系统的实验方法包括以下步骤：

[0039] 第一步：根据仿真任务，利用LabVIEW图形编程语言编写智能干扰机软件，包括主界面、频谱监测子模块、干扰信号产生模块以及干扰模式选择模块；同时在业务收端编写干扰检测软件包括主界面、视频传输错误检测模块；视频传输错误检测模块用于显示当前被干扰的通信质量；

[0040] 第二步：智能干扰机频谱监测子模块对本地频谱环境周期性进行监测；

[0041] 第三步：智能干扰机频谱监测子模块将发现当前监测到的可疑通信频点送至智能干扰机上位机中；

[0042] 第四步：智能干扰机的干扰信号产生模块产生干扰信号对检测到的频点释放干扰信号；允许自动生成多音或宽带噪声，也可以调整成手动生成。

[0043] 第五步：业务传输收端受到干扰，业务收端主界面显示当前接收机的星座图和传输错误率。

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