第2章通信侦探和通信信号频率测量

2012-9-2511/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所通信侦探和通信信号频率的测量第二章2/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所目录：2.1通信侦察系统概述2.2通信系统和通信信号的基本特点2.3频率测量的技术指标和分类2.4通信信号频率的直接检测方法2.5通信信号频率的变换域检测方法2.6通信信号的数字化测频方法3/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所1.通信侦察的含义　通信对抗重要组成部分，实施通信干扰的前提和基础。利用专门电子接收机截获目标辐射源的无线电通信信号，检测分析通信辐射源信号的特征参数和技术体制，测量通信辐射源的方向和位置，判断目标的类型及其搭载平台属性，为通信干扰提供技术支持，或者获取军事通信情报。所获得通信情报对判明敌情、分析军事形势和指挥作战具有重要的意义。因此，世界各国都十分重视并都在大力发展通信侦察技术。2.1通信侦察系统概述　2.1.1通信侦察系统的含义、分类和特点　4/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所2.通信侦察的分类　【1】按照侦察任务分类　(1)通信支援侦察。属于战术情报侦察；任务：监视当前战场上敌方通信辐射源位置、工作参数、技术参数和变化态势，并且判断其威胁程度，为指挥员和有关作战系统提供技术情报，作为指挥系统辅助决策依据。需要测量的信号特征和技术参数有工作频率、调制方式、电平、方位、网台属性等。　2.1.1通信侦察系统的含义、分类和特点　5/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所(2)通信情报侦察。属于战略情报侦察；任务：通过长期和连续监测某个地区通信辐射源的战术、技术参数和情报信息，获得广泛、全面、准确的技术和军事情报，提供给高级决策机关和指挥中心的数据库，为指挥中心战略或者战役决策提供依据。特点：平时和战时都要进行，通常需要长期观测和积累，然后经过自动分析和处理，才能得到比较准确、系统和详实的情报。通信情报侦察还需要获取对通信信号解调后的内容，包括语音、数据、图像、文字信息等。　2.1.1通信侦察系统的含义、分类和特点　6/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所(3)通信干扰引导侦察。任务：对通信干扰设备提供实时引导，向干扰设备提供威胁通信辐射源的方向、频率、调制方式、调制参数、威胁程度等相关信息，以便干扰设备的干扰资源配置，合理地选择干扰对象、昀佳干扰样式和干扰时机。同时，在干扰过程中，需要不断监视通信辐射源环境和信号参数的变化，动态地调整干扰参数和管理干扰资源。2.1.1通信侦察系统的含义、分类和特点　2012-9-2527/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所(4)反辐射武器引导侦察。任务：提供对通信辐射源进行截获和分析识别，引导反辐射武器跟踪威胁辐射源，并且进行攻击。　(5)电磁频谱监测。无线电频谱监测是通信侦察的重要任务之一。无线电频谱监测分为民用和军用无线电监测。任务：对给定频谱范围内的辐射源信号进行实时侦收，分析辐射源信号特征，统计辐射源信号占用度，对辐射源信号进行测向，为无线电频谱分配和管理提供技术信息，为有效频谱管理提供保障。2.1.1通信侦察系统的含义、分类和特点　8/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所【2】按侦察设备作用范围分类　按照侦察设备作用范围和作战级别的不同，通信侦察可分为战术通信侦察和战略通信侦察。　(1)战术通信侦察。对象是战术通信，侦察范围相对较小，实时性要求高，主要针对战场军、师指挥部和前线战斗指挥部之间以及与下属部队和下属部队之间的通信。频率范围从短波到超短波的战术通信频段。战术通信侦察一般属于支援侦察。　2.1.1通信侦察系统的含义、分类和特点　9/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所(2)战略通信侦察。对象是战略通信，侦察范围包括陆、海、空、天的全球通信，主要针对国家军事指挥中心和战区指挥部之间以及与执行特殊任务的作战部队之间的通信。频率范围从短波、超短波至微波的远距离战略通信频段。战略通信侦察一般属于情报侦察。2.1.1通信侦察系统的含义、分类和特点　10/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所【3】其他分类方法　　　按工作频段：短波通信侦察、超短波通信侦察、微波通信侦察等；　　按运载平台：便携式、车载、机载、舰(船)载、星载通信侦察等；　　按被侦察对象属性：常规通信侦察、跳频通信侦察、直扩通信侦察等。　2.1.1通信侦察系统的含义、分类和特点　11/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所3.通信侦察特点　1)频率覆盖范围宽　通信侦察需要覆盖无线电通信所使用的全部频率范围。频率范围大约从零点几千赫兹到几十千兆赫兹。实际通信侦察设备并不一定要求其覆盖这样宽的频段，应根据其侦察目的、侦察对象、侦察方式、部队活动特点、电波传播特性及电磁环境的复杂程度等，覆盖通信使用的频段。2.1.1通信侦察系统的含义、分类和特点　12/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所2)侦察区域范围广　在现代战争中，通信系统处于一种全方位、立体式的分布。要求通信侦察系统也应该实现立体式侦察，其侦察距离远、范围广、时间长。通信侦察设备既可以单兵携带，也可以由各种运动平台如卫星、飞机、舰艇、机动车辆装载，形成天、空、地、海的多维、全方位、全天候、全时辰的广域侦察范围和能力。　2.1.1通信侦察系统的含义、分类和特点　2012-9-25313/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所3)通信侦察的信号环境复杂(1)通信信号所传送的信息种类多，语音、图像、数据等。通信信号可分为离散信号和连续信号。为了侦察这些信号，应采用不同的侦察设备。　(2)通信信号的调制方式繁多，它包括模拟调制、二进制数字调制、多进制数字调制、扩频调制、频分复用、码分复用、时分复用，以及各种通信网、数据链等。　(3)通信信号的信道间隔小，并且是连续波信号，其持续时间长，相互交叠。　2.1.1通信侦察系统的含义、分类和特点　14/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所3)通信侦察的信号环境复杂(4)由于通信设备分布范围广，发射功率变化大，以及电波传播衰落现象等的影响，引起通信信号的信号电平范围变化大。(5)通信电台种类和型号特别繁多，同一频段、同一用途的通信电台也是各种各样，不同型号的电台具有不同的技术特征。通信侦察装备必须面对各种通信信号，并能检测和识别这些信号特征。　2.1.1通信侦察系统的含义、分类和特点　15/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所4)侦察设备隐蔽安全　通信侦察设备是一种被动的无源侦察设备，并不辐射电磁波，其主要功能是搜索和截获电磁信号，并从中获取信息内容。通信侦察设备隐蔽性好、安全，不易被敌方发现，可以免遭反辐射兵器的攻击。　2.1.1通信侦察系统的含义、分类和特点　16/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所5)实时、快速和持久性　在战争中，战争形势瞬息万变，信息的时效性特别强。通信侦察必须特别重视实时性。无线电信号的留空时间是很短暂的，通信侦察设备的反应速度必须很快，即信号搜索、截获处理、信息传输都要快。如果不能实时截获，侦察就将无所作为。为保证通信侦察实时性，通信侦察装备必须长时间不间断地连续工作。与通信相比，通信侦察更具有时域上的持久性。2.1.1通信侦察系统的含义、分类和特点　■17/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所任务：　在给定频段内，搜索、截获敌方无线电通信信号，并且进行信号分析、识别、监视和监听，从信号中获取信号技术参数、工作特征、通信内容等情报的军事活动。以获取战略和战术情报、监视给定区域通信辐射源状态、引导干扰等。　任何无线电信号都由它的时间域、频率域和空间域参数完全确定。通过各种方法获取无线电通信信号的这些参数，分析和识别通信辐射源个体特征，获取其工作特征甚至通信内容，通过准确、详实、即时的通信辐射源的技术情报，为指挥决策和开展通信对抗服务。　2.1.2通信侦察系统的任务　18/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所通信侦察的主要任务包括：2.1.2通信侦察系统的任务　（1）截获所处地域感兴趣的无线电通信信号；（2）通信信号的参数分析和检测；（3）通信辐射源测向和定位；（4）通信信号分选、调制分类和网台识别；（5）通信信号解调和信息恢复；　（6）通信侦察情报的融合处理；　2012-9-25419/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所（1）截获所处地域的感兴趣的无线电通信信号。通信信号出现的方向、频率、时间、强度等，对于通信侦察设备而言是完全或者部分未知和随机的。通信侦察设备实际上是使用一个空域、频域、时域、能量域窗口构成的多维搜索窗，按照一定的截获概率截获感兴趣的通信信号。为了截获感兴趣的通信信号，需要满足空域重合、频域重合、时域重合和能量足够的四个截获条件。2.1.2通信侦察系统的任务　20/1752012-9-25（1）截获所处地域的感兴趣的无线电通信信号。①空域重合：侦察设备天线指向与通信信号到达方向(方位和俯仰角)重合。通常侦察设备使用全向或者定向天线，如果使用定向天线，需要进行空域搜索，搜索速度会影响重合概率。　②频域重合：使侦察设备工作频率与通信信号的频率一致。宽开守候法：使用频域宽开的接收机实现；设备代价比较高，用的不多。频率搜索法：常用方法，使侦察接收设备以一定的带宽和速度，扫描指定频段，一旦侦察接收机工作频率与目标信号频率一致，信号就满足了频域重合条件。2.1.2通信侦察系统的任务　21/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所③时域重合：要求侦察设备工作时，存在感兴趣的通信信号，一般比较容易满足。　④能量足够：指被截获的通信信号场强满足侦察接收机的灵敏度要求。　注意：截获条件是一个多维窗口共同重合的问题，单独一个条件比较容易满足，共同满足就需要仔细地考虑和分析。例如：在综合考虑空域、频域和时域重合要求时，因为目标信号可能是间断工作，且工作频率是某个频率，进行多维窗口搜索过程中，重合的概率就会下降。因此空域搜索速度、时域停留时间和频域搜索速度之间需要综合考虑，才能满足一定的截获概率的要求。2.1.2通信侦察系统的任务　22/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所（2）通信信号的参数分析和检测　通信信号多个技术参数构成信号参数集：中心频率、带宽、信号相对电平、调制参数、数据速率、跳频速率和频率集等。需要对所截获的每个通信信号分析和检测它的技术参数集中的各种参数，为后续信号类型识别、干扰引导、信号解调、情报分析提供支持。　目前多采用数字信号处理方法实现。频域分析法：中心频率、带宽和相对电平；时域分析法：码元宽度、码元速率、跳频速率等。时频分析法：近几年兴起现代信号处理方法，获取信号参数。2.1.2通信侦察系统的任务　23/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所（3）通信辐射源测向和定位　对通信辐射源进行测向和定位，形成给定区域内通信辐射源的分布图、通信网台的分布图，对于判断敌我双方兵力部署和作战动向，为我方作战计划的制定提供情报支援。测向：测向是定位的必要步骤传统测向方法：比幅测向、干涉仪测向等；现代测向方法：空间谱估计测向等。定位：通常采用交叉定位技术，实现对辐射源定位。　2.1.2通信侦察系统的任务　24/1752012-9-25哈尔滨工业大学通信技术研究所（4）通信信号分选、调制分类和网台识别　信号分选和分离调制分类之前，需要按照通信信号的中心频率和带宽，对侦察频带中的多个通信信号进行分选和分离，把它们分离成单一的信号。可利用中心频率和带宽可调的窄带滤波器或者信道化滤波器等方法实现。调制分类对通信信号的调制参数进行提取，然后进行调制分类，为识别通信电台的属性和解调信号服务。调制分类根据通信信号各种调制方式特点，提取反映调制类型的特征参数，构成特征参数集，按照一定的准则