Libro bianco sulla tecnologia di interferenza UAV basata sulla tecnologia VCO DDS e SDR (2)
- Introduzione alla tecnologia delle interferenze elettromagnetiche
Lo scopo di ogni interferenza è impedire al nemico di utilizzare efficacemente lo spettro elettromagnetico. Nella guerra elettronica, l'interferenza elettromagnetica è anche nota come contromisure elettroniche. Il metodo di base dell'interferenza elettromagnetica consiste nell'inviare al ricevitore il segnale di interferenza insieme al segnale che si prevede venga ricevuto dal nemico, rendendo impossibile per il ricevitore nemico ottenere informazioni corrette.
Figura 9 Collegamento di comunicazione e collegamento di interferenza
I metodi comuni di interferenza elettromagnetica includono la soppressione delle interferenze,
interferenza ingannevole e interferenza intelligente.
Interferenze elettroniche soppressive
L'interferenza elettronica soppressiva si riferisce a interferenze che causano sovraccarico, saturazione o difficoltà nell'ottenere segnali utili nel sistema di ricezione delle apparecchiature di comunicazione nemiche attraverso la trasmissione di segnali di interferenza. Le interferenze elettroniche soppressive possono essere semplicemente suddivise nelle seguenti categorie:
1.Blocco delle interferenze: il blocco delle interferenze, noto anche come interferenza di blocco, presenta un ampio spettro di radiazioni interferenti e può solitamente coprire l'intera banda di frequenza operativa delle stazioni di comunicazione locali. Il suo vantaggio è che non richiede apparecchiature di coincidenza di frequenza o apparecchiature di ricognizione per guidare le interferenze. L'apparecchiatura è relativamente semplice e può sopprimere simultaneamente più stazioni di comunicazione all'interno della banda di frequenza. Tuttavia, il suo svantaggio è che la potenza di interferenza viene dispersa e l'efficienza non è elevata; in secondo luogo, quando si applica il blocco delle interferenze, anche il segnale proprio che rientra nella sua banda di frequenza viene interferito.
2.Interferenza mirata: l'interferenza mirata si riferisce alla somma della frequenza portante dell'interferenza e della frequenza del segnale, oppure al segnale di interferenza e al segnale di comunicazione che hanno la stessa larghezza di spettro di frequenza. Solitamente, ogni frequenza di interferenza è allineata con una frequenza del segnale di comunicazione corrispondente per implementare l'interferenza, ma ci sono anche casi applicativi in cui una macchina interferisce con più bersagli.
3.Interferenza di frequenza di sweep: l'interferenza di frequenza di sweep si riferisce all'interferenza formata dalla variazione continua della frequenza portante del trasmettitore interferente da bassa ad alta o da alta a bassa in un'ampia banda di frequenza in un certo modo.
Djamming della ricezione
L'interferenza ingannevole si riferisce a un tipo di interferenza che utilizza apparecchiature di simulazione delle comunicazioni o apparecchiature di disturbo per trasmettere segnali che corrispondono alle caratteristiche e alla tempistica dei segnali di comunicazione, ingannare i collegamenti di comunicazione per produrre risposte inaspettate e raggiungere obiettivi di attacco al sistema che limitano, isolano e occupano le risorse dello spettro o inducono gli utenti delle comunicazioni ad adottare comportamenti errati per raggiungere obiettivi tattici.
Interferenza intelligente
Le macchine di disturbo intelligenti sono dotate di consapevolezza situazionale in tempo reale, capacità di apprendimento, capacità decisionali e altre capacità per i sistemi di comunicazione del bersaglio, e possono adattarsi a diversi ambienti elettromagnetici e rispondere a diversi oggetti di disturbo. Partendo da obiettivi tattici, attraverso la cognizione multidimensionale e l'apprendimento della potenza aerea, della forma d'onda, della rete e del sistema nel tempo e nella frequenza, vengono formulate ed eseguite diverse decisioni ottimali per ottenere l'interferenza più efficiente, economica e dinamica.
3. Architettura del circuito di interferenza UAV
VCO jammer di frequenza sweep
VCO Un jammer a frequenza sweep è un'architettura di jammer semplice. La figura seguente mostra il principio di funzionamento di un jammer di canale. In primo luogo, un generatore di onde triangolari genera un'onda triangolare con una frequenza di diverse decine di kHz, che pilota il terminale di controllo della tensione del VCO. Ciò consente al VCO di emettere un segnale RF a frequenza sweep, che può quindi essere trasmesso attraverso un amplificatore e un'antenna.
immagine10 VCOPrincipio del jammer a scansione di frequenza
A causa della discrezione delle caratteristiche dei dispositivi VCO, è necessaria una regolazione della frequenza per ciascun canale di ciascun jammer di tipo VCO; allo stesso tempo, poiché la frequenza di uscita del VCO varia con la temperatura, è necessario riservare una certa larghezza di banda di protezione per evitare che la frequenza del VCO esca dall'intervallo di interferenza.
DDS jammer di frequenza sweep
Il principio di funzionamento del jammer di frequenza sweep DDS è illustrato nella figura seguente. Il DDS (sintetizzatore digitale diretto) genera direttamente un segnale di frequenza sweep con una certa larghezza di banda (ad esempio: 200~300 MHz), quindi miscelato con il segnale dell'oscillatore locale e filtrato da un filtro passa-banda per ottenere il segnale RF desiderato (ad esempio: 2400~2500 MHz), amplificato e trasmesso in uscita dall'antenna.
Figura 11 Principio del jammer di frequenza di sweep DDS
La sorgente di frequenza del jammer di frequenza sweep DDS proviene dal DDS e dall'oscillatore locale, e la precisione di frequenza del DDS e dell'oscillatore locale deriva dall'oscillatore a cristallo di riferimento. Pertanto, la precisione di frequenza del jammer di frequenza sweep DDS può essere molto elevata (a seconda dell'oscillatore a cristallo di riferimento). Rispetto al jammer di frequenza sweep VCO, il jammer di frequenza sweep DDS non necessita di ulteriore larghezza di banda di protezione e può definire con precisione l'intervallo di frequenza sweep.
Il circuito del jammer della frequenza di sweep DDS è più complesso di quello del jammer della frequenza di sweep VCO e anche il modello e le dimensioni del filtro sono diversi quando la frequenza di uscita è diversa, quindi il grado di normalizzazione del circuito sarà leggermente inferiore.
DSP jammer tecnico
Il principio del jammer basato sulla tecnologia SDR è illustrato nella figura seguente. L'FPGA carica il file della forma d'onda memorizzato nella memoria Flash nella memoria DDR e quindi lo invia all'interfaccia digitale in banda base. Dopo aver attraversato il modulatore IQ, il file diventa il segnale RF della banda di frequenza target, che viene poi amplificato da un amplificatore e inviato all'antenna. Il modulatore IQ integra una sorgente di oscillatore locale e può modificare la frequenza dell'oscillatore locale tramite codifica SPI.
Figura 12: Principio del dispositivo di interferenza basato sulla tecnologia SDR
Basati sulla tecnologia SDR, i jammer possono trasmettere qualsiasi segnale entro una determinata larghezza di banda, come segnali sinusoidali monotonali, segnali a modulazione semplice o segnali OFDM. Il tipo di segnale è completamente definito dal software, quindi è possibile utilizzare specifici segnali di interferenza per specifici segnali di comunicazione per ottenere il miglior effetto di interferenza.
Chiamiamo questo specifico segnale di interferenza "codice di interferenza". A seconda del metodo di codifica del collegamento di comunicazione, è possibile selezionare diversi codici di interferenza. Ad esempio, se il collegamento di comunicazione utilizza un segnale di modulazione QPSK a portante singola, è possibile scegliere il corrispondente codice di interferenza QPSK a portante singola. Se il collegamento di comunicazione utilizza segnali OFDM, è possibile scegliere codici di interferenza OFDM con la stessa spaziatura tra le sottoportanti.
1.Valutazione dell'effetto di interferenza dei droni
jammer di frequenza sweep
Sia i jammer basati su VCO che quelli basati su DDS si basano sulla tecnologia di scansione di frequenza. Quando si utilizzano jammer basati su scansione di frequenza per interferire con i protocolli di comunicazione dei velivoli senza pilota (ad esempio i protocolli di comunicazione con modulazione multiplexing OFDM), i blocchi dati del livello fisico corrispondente subiranno interferenze, causando la completa interruzione del collegamento di comunicazione. Pertanto, i jammer basati su scansione di frequenza richiedono spesso un'elevata potenza di trasmissione per interferire con i collegamenti di comunicazione dei velivoli senza pilota.
Figura 13 Interferenza del jammer di frequenza di scansione sul collegamento di comunicazione UAV
DSP Vergogna
Basato sulla tecnologia SDR, il jammer può coprire l'intera banda di frequenza e ottenere il blocco delle interferenze; è anche possibile coprire selettivamente solo una piccola porzione della banda di frequenza per ottenere interferenze mirate, consentendo una maggiore concentrazione dell'energia e una maggiore distanza di interferenza. Indipendentemente dal metodo di interferenza, tutte le sottoportanti del segnale OFDM interferito possono essere interferite, con un tasso di errore prossimo al 100%. Anche con potenti meccanismi di codifica per la correzione degli errori, è difficile recuperare i dati con un tasso di errore così elevato. Pertanto, i jammer in stile SDR possono interferire efficacemente con i collegamenti dati dei droni.
Figura 14 Interferenza del jammer di tipo SDR sul collegamento di comunicazione UAV
I jammer di tipo SDR possono anche emettere segnali di sweep entro una certa larghezza di banda, con una velocità di sweep maggiore rispetto ai jammer di tipo VCO e DDS. Per protocolli di controllo remoto come ELRS con funzione di salto di frequenza, l'intera banda di frequenza può essere completamente coperta per ottenere il blocco delle interferenze.
Riepilogo
| VCO DDS SDR Inanalisi comparativa |
| |||
| Progetto | Metodo di interferenza | che buonoÈ efficacia | Costo | Classe |
| VCO | jammer di frequenza sweep | È necessario mirare alla frequenza e avere un impatto significativo. È attualmente il metodo più comunemente utilizzato per interferire con i droni; è stato ampiamente utilizzato in combattimento pratico. | L'implementazione del VCO è semplice e il costo del prodotto è basso, ma deve essere specifico per la frequenza; | militare/civile |
| DDS | jammer di frequenza sweep | Bisogna concentrarsi sulla frequenza, con meno esperienza pratica. L'effetto sorprendente è evidente. | L'output a banda larga è difficile da implementare e ha un costo di utilizzo molto elevato, ma offre un'ampia frequenza di uscita e può essere trasportato. Allo stesso tempo, può interagire senza problemi con le unità di rilevamento della frequenza, che è la principale direzione di sviluppo nella fase successiva; | militare/civile |
| DSP | Blocco delle interferenze | Per eseguire efficacemente l'interferenza sono necessarie unità di rilevamento ad alta precisione, insieme a un database completo di trasmissione wireless dell'applicazione e ai corrispondenti codici caratteristici radio; buon effetto di interferenza. | La principale modalità di guerra elettronica è difficile da sviluppare e ha costi di utilizzo estremamente elevati | militare |
In sintesi, considerando sia i costi che i canali di output, il VCO Anti Drone Questa soluzione rimarrà la modalità di interferenza principale dei droni per un certo periodo di tempo in futuro. Se si ottiene una copertura completa della frequenza sulla sorgente del segnale (VCO), questa può soddisfare meglio le effettive esigenze in loco.