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ttnt数据链通信系统与信号检测

TTNT数据链通信系统与信号检测

作者：马渤勋西安电子科技大学

学位级别：硕士

战术数据链（Tactical Data Link）是现代信息化战争必不可少的一环,其本质是采用各种调制解调技术,纠错编码技术,组网技术的无线通信系统。战术目标指示网络技术（Tactical Targeting Network Technologies,ttnt）,是美军为改善Link-1... 详细信息

战术数据链（Tactical Data Link）是现代信息化战争必不可少的一环,其本质是采用各种调制解调技术,纠错编码技术,组网技术的无线通信系统。战术目标指示网络技术（Tactical Targeting Network Technologies,ttnt）,是美军为改善Link-16数据链在多址接入,数据速率,组网方式等方面的局限性,支持AMSTE（地面动目标作战系统）与AT3（先进战术瞄准技术）而提出的新一代数据链。本文选题来源为与某所的合作Turbo-GMSK仿真项目,主要研究了ttnt系统在调制解调,编译码,跳频跳时上的全流程实现细节,并在此基础上实现了针对ttnt信号的非协作方接收,为后续对ttnt信号的获取、对抗提供了基础,具有较高的现实意义,主要工作内容如下:1.针对ttnt中采用的GMSK调制方式,研究了多种解调算法的实现,分析并比较了各种解调算法的差异,通过仿真验证了本文采用的相干解调的性能及载波同步误差、BT值等参数对误码性能的影响;针对ttnt中采用的Turbo信道编码方式,分析了各种译码算法的差异,研究了RSC编码器反馈多项式的选取,及无线信道下突发干扰对误码性能的影响。2.为了更好地分析研究ttnt系统的通信性能,为后面研究非协作方接收提供可用的通信系统,收集整理了ttnt技术采用的J系列消息格式,SPMA多址接入,Turbo编译码,GMSK调制解调,跳频跳时等技术指标,构建了Turbo-GMSK串行级联的通信系统,并在MATLAB平台提供了完整实现,进行了ttnt通信性能的仿真。3.分析推导了无交叠式多相滤波信道化接收机的结构,设计了针对ttnt信号多频带跳频特性的多相滤波信道化接收机,由于多相滤波的特性,以每个频带内的各频点为中心频率进行等间隔信道划分,可以在每个频带内分别降低传统接收机使用的低通滤波器阶数,且降低了高速采样后信号的速率,从而使总计算量大幅降低。通过输入之前设计出的ttnt通信系统的发射机部分产生的GMSK信号,在MATLAB平台上仿真验证了信道化接收机对三个频段、16个频点的ttnt信号的接收性能,并对此信道化结构与传统低通滤波器组信道化结构的运算复杂度进行了对比。

关键词： GMSK Turbo码多相滤波 ttnt 战术数据链信道化接收机

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基于ttnt的无人机机载通信系统仿真研究

基于TTNT的无人机机载通信系统仿真研究

作者：张基晗电子科技大学

学位级别：硕士

无人机自二十世纪初期诞生以来，因其所拥有的着载能力强、制造成本低、机动性好、飞行环境要求低等显著优势，始终倍受关注，使其被广泛运用于各领域。无人机在执行任务时，往往需要多架无人机同时出动，配合完成，此时承担了无人机间... 详细信息

无人机自二十世纪初期诞生以来，因其所拥有的着载能力强、制造成本低、机动性好、飞行环境要求低等显著优势，始终倍受关注，使其被广泛运用于各领域。无人机在执行任务时，往往需要多架无人机同时出动，配合完成，此时承担了无人机间通信任务的无人机机载通信系统就显得尤为重要。另一方面，使数据的传输更加高速、有效和安全一直是人们所关注的问题。在瞬息万变的现代化战场上，这种有敌对方刻意干扰、极度危险、恶劣的环境，也对无人机机载通信系统提出了更高的要求。本文研究了美军优秀的战术目标瞄准网络技术（Tactical Targeting NetworkTechnology，ttnt），并以ttnt作为参考，初步设计了一个无人机机载通信系统。该系统实现了无线密钥身份验证、跳频、扩频通信等技术抗干扰和保密。对信道接入、时隙分配等关键信息进行了详细设计，针对原有的动态TDMA协议提出了优先级修正算法改进动态TDMA协议，使得时隙分配在兼顾原有优先级的条件下，更加均衡。针对无人机通信网络的特性，选取了Ad hoc网络（有特殊用途的无线网络）作为组网方式。又出于提供高网络容量等因素考虑，使用分簇组网拓扑结构，设计了组网流程。由于实际的无人机机载通信系统从开发到实物验证是一个漫长的过程，并且需要耗费大量人力、物力，在现有条件下，用实物验证是不现实的，而且实际数据指标的收集也是困难的。因此采用仿真系统模拟设计的通信系统，不但可以完成对系统的测试任务，而且相对方便易行。本文使用了OPNET网络仿真软件，按照所设计的通信系统原理，详细构造了无人机节点模型。并根据不同用途，搭建了两个仿真场景进行仿真。收集仿真中的统计量，如吞吐量、信道接入延迟、节点入网延迟等仿真数据。最后提出数据并分析结果，并与ttnt相比较，讨论了所设计的通信系统的优劣。本文研究成果可用于无人机通信系统的建设，并已在某项目中得到应用。目前我国数据链发展相对落后，对ttnt这种国外先进的数据链技术的研究，也非常有助于我国发展自己的数据链系统。

关键词： ttnt 无人机通信网络仿真

针对ttnt的非协作式跳频GMSK信号检测

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针对TTNT的非协作式跳频GMSK信号检测

作者：刘轶凡国防科技大学

学位级别：硕士

本文研究了基于战术目标瞄准网络技术(Tactical Targeting Network Technology,ttnt)的非协作信号检测相关技术。ttnt作为美军的新一代数据链技术,为提升“网络中心战”作战能力提供技术支撑。研究ttnt信号非协作式检测,是对ttnt信号进... 详细信息

本文研究了基于战术目标瞄准网络技术(Tactical Targeting Network Technology,ttnt)的非协作信号检测相关技术。ttnt作为美军的新一代数据链技术,为提升“网络中心战”作战能力提供技术支撑。研究ttnt信号非协作式检测,是对ttnt信号进一步分析和对抗的前提,具有重要的理论和实际意义。论文研究了ttnt技术特点和信号结构、信道化接收以及信号存在性检测方面的问题,主要工作如下:(1)在归纳总结ttnt的技术特点的基础上,重点分析了ttnt的波形形成技术,包括其消息格式,信道编码交织、发送帧结构、调制方式以及跳时跳频脉冲信号产生等。然后对ttnt信号进行了仿真,为后续的信号检测研究提供目标信号。(2)根据ttnt的16个跳频频点已知的先验信息,提出了基于ttnt的树形多级信道化接收机结构。该接收机结构既保证了信道之间具有一定的独立性,又便于根据不同的环境做灵活的变化。仿真结果表明,树形多级级联结构能够实现对多个信号的信道化接收,且运算复杂度没有明显增加,可以应用于ttnt信号的接收。(3)通过建立跳时跳频脉冲信号能量检测模型,推导了相关检测量的统计特性,研究了具有跳时特性的ttnt跳频脉冲信号非协作式能量检测方法,分析了随机时间抖动对跳频脉冲信号能量检测性能的影响,讨论了在恒虚警准则和最小错误概率准则下对信号的检测性能,最后通过仿真实验进行了验证。(4)在对ttnt信号进行信道化接收和能量检测的基础上,研究了GMSK信号的识别和单网台ttnt信号存在性判定方法。通过计算已检测到的能量信号瞬时相位的分形盒维数,判断其是否为GMSK信号。在此的基础上,统计给定时间内检测到的GMSK跳频脉冲信号的数量,实现对单个跳频网的ttnt跳频信号存在性的判定,完成ttnt信号的检测。仿真表明所提出的检测方法能够有效地检测出ttnt跳频GMSK信号。

关键词： GMSK调制跳频信号信号检测信道化接收 ttnt

对美军下一代数据链ttnt技术的分析与探讨

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信息安全与通信保密 2011年第5期9卷 76-79页

作者：陈志辉李大双中国电子科技集团公司第三十研究所四川成都610041

ttnt是美军下一代战术数据链系统中一颗冉冉升起的新星,是其网络中心战的中枢系统。在美军联合远征部队第三阶段试验演习(JFEX-08-3)中,表现出了极强的战场态势感知能力和网络中心战能力。ttnt具有高吞吐量、高传输速率、低传输时延以... 详细信息

ttnt是美军下一代战术数据链系统中一颗冉冉升起的新星,是其网络中心战的中枢系统。在美军联合远征部队第三阶段试验演习(JFEX-08-3)中,表现出了极强的战场态势感知能力和网络中心战能力。ttnt具有高吞吐量、高传输速率、低传输时延以及实时按需获得带宽的性能,能将海量的战场情报信息和态势图像对其他作战平台进行高速传输和实时共享。这将有助于打击时间敏感目标,大大提升网络中心战能力。通过分析ttnt的传输距离、高速数据传输速率等技术指标,低截获性、抗干扰性等特点,以及集成于Link16的联合收发系统(JTIDS)的产品形式等信息,探讨了ttnt相关的一些关键技术,并指出了ttnt与数据链和无线MESH网络的不同之处。

关键词： ttnt 数据链无线MESH网络

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美军的ttnt网络中心战技术浅析

外军信息战 2009年第3期 32-34页

作者：王亚飞卢小飞杨继何解放军电子工程学院

美军正在研发的ttnt所构建的无线网络具有通信容量大，传输速率高，传输延时短等特点，将有助于美军打击时间敏感目标，大大提升其网络中心战能力。本文介绍了ttnt项目的由来和关键技术，分析了该技术未来的发展趋势。

关键词： ttnt 关键技术发展趋势美军网络中心战

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面向多节点的协同突发业务接入体制研究

航空兵器 2021年第4期28卷 103-111页

作者：丁峰陈小飞马世银航天恒星科技有限公司北京100086 西安航天天绘数据技术有限公司西安710054

针对战术协同组网数据链延时大、容量小的问题,为满足基于突发业务战术网络低延时、大容量的要求,以战术瞄准网络技术(ttnt)为背景,提出一种基于多路同时接收的阈值自适应接入体制(MR-ATMA,Adaptive Threshold Multiple Access Based on... 详细信息

针对战术协同组网数据链延时大、容量小的问题,为满足基于突发业务战术网络低延时、大容量的要求,以战术瞄准网络技术(ttnt)为背景,提出一种基于多路同时接收的阈值自适应接入体制(MR-ATMA,Adaptive Threshold Multiple Access Based on Multi-Channel Simultaneous Reception)。该接入体制采用分层设计的开放式体系架构,物理层采用基于快速跳频的多路同时接收技术,实现了虚拟全双工传输模式;MAC层采用基于信道负载感知的阈值自适应接入技术,能够实现突发业务的快速接入。与基于单收处理的接入体制(SR-ATMA,Adaptive Threshold Multiple Access Based on Single-Channel Reception),CSMA,TDMA等接入体制相比,MR-ATMA具有更高的信道利用率和更低的接入延时,能很好地适用于具有突发业务特点的战术网络。

关键词：战术协同时敏目标突发业务 ttnt 负载统计多址接入数据通信

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美军战术目标瞄准网络技术分析与启示

飞航导弹 2014年第8期 30-34,45页

作者：叶礼邦付海波中国洛阳电子装备试验中心

战术目标瞄准网络技术(ttnt)是美军先进的战术数据链系统,为美军战机提供高吞吐量、高传输速率、低传输时延的数据传输支持,实现不同平台的数据传输和态势实时共享。首先分析了ttnt技术特性,介绍了ttnt技术研究与验证的进展情况,分析了T... 详细信息

战术目标瞄准网络技术(ttnt)是美军先进的战术数据链系统,为美军战机提供高吞吐量、高传输速率、低传输时延的数据传输支持,实现不同平台的数据传输和态势实时共享。首先分析了ttnt技术特性,介绍了ttnt技术研究与验证的进展情况,分析了ttnt与Link 16数据链、机载数据链之间的关系,最后总结了美军ttnt战术数据链系统建设的经验与启示。

关键词：战术目标瞄准网络 ttnt 数据链 Link 16数据链 Ad hoc网络

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基于统计优先级的数据链MAC协议研究

基于统计优先级的数据链MAC协议研究

作者：王希洋西安电子科技大学

学位级别：硕士

数据链技术作为信息化战争的关键技术,它能够将传感器、武器平台以及各指挥所互联成一个整体,使各参战单元之间可以进行信息的无缝交换,保证作战指挥员能够快速准确地做出决策。数据链的发展推动了信息化武器的发展,从而进一步改变了现... 详细信息

数据链技术作为信息化战争的关键技术,它能够将传感器、武器平台以及各指挥所互联成一个整体,使各参战单元之间可以进行信息的无缝交换,保证作战指挥员能够快速准确地做出决策。数据链的发展推动了信息化武器的发展,从而进一步改变了现代战争的作战方式。ttnt(Tactical Targeting Network Technology)作为美军新一代数据链建设中的重要组成部分,它是一种基于IP协议的高速、宽带、新型战场网络技术,能够实现各作战平台的快速互联且传输速率极高,从而保证对时敏目标进行精确打击,极大地提升了美军网络中心战能力。ttnt数据链信道接入控制协议采用基于统计优先级多址接入(SPMA,Statistical Priority-Based Multiple Access)协议,具备动态快速组网、支持多节点同时通信、支持多种业务优先级区分、高优先级业务能够立即接入信道等能力。本文在分析总结各类MAC协议的基础上,针对现有MAC协议存在的缺陷,参考ttnt相关专利,设计了一种基于统计优先级的数据链MAC协议—SPMA协议。首先,分析了SPMA协议物理层工作方式,物理层采用跳时跳频和信道编码等技术,使其具有一定的纠错能力且节点具备一发多收能力;然后,详细介绍了本文设计的SPMA协议和随遇接入机制,SPMA协议部分重点介绍了信道负载统计、优先级阈值设置和退避算法的设计方案,随遇接入机制部分结合本文SPMA协议设计了随遇节点入退网方案以实现随遇节点快速入退网。最后,使用OPNET仿真软件对本文方案进行建模仿真。在OPNET仿真中,设计了两种网络场景,分别用于仿真验证SPMA协议和随遇接入机制;设计了合理的层次化节点模型和基于有限状态机的进程模型以仿真协议的工作流程;设计了无线管道阶段以等效模拟SPMA协议物理层工作方式;设计了多种统计量以统计网络性能。通过理论分析和仿真结果表明本文设计的SPMA协议能够保证高优先级分组的高传输成功率和低时延,且有效地解决了随机竞争类MAC协议由于网络业务负载过重引起网络性能严重恶化的问题,同时本文设计的随遇接入机制能够实现随遇节点快速入退网,验证了本文方案的性能。

关键词： ttnt MAC协议 SPMA 随遇接入 OPNET

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战术数据链MAC层机制研究

战术数据链MAC层机制研究

作者：朱德富重庆邮电大学

学位级别：硕士

在战场中,战术数据链通常被应用在指挥平台和武器平台之间快速且安全地传输各种作战信息,其优势在于能够把空间中的作战部队、武器系统和指挥中心紧密联系起来,完成信息共享,使得决策者能够快速做出决策,提升各个兵种的协同作战能力。其... 详细信息

在战场中,战术数据链通常被应用在指挥平台和武器平台之间快速且安全地传输各种作战信息,其优势在于能够把空间中的作战部队、武器系统和指挥中心紧密联系起来,完成信息共享,使得决策者能够快速做出决策,提升各个兵种的协同作战能力。其中,战术瞄准网络技术(Tactical Targeting Network Technology,ttnt)作为美军目前最先进的战术数据链,它具有高带宽、低时延、入退网灵活等特性,能够适应多种作战平台之间联合作战。在这个发现即摧毁的高现代化作战时代,ttnt数据链发挥着越来越大的作用,已经成为影响一场战争胜败的关键因素。ttnt数据链的MAC层采用基于优先级概率统计的多址接入协议(Statistical Priority-based Multiple Access,SPMA),能够较好地实现不同优先级的业务接入网络。现有的ttnt数据链主要存在以下两个问题:1)MAC层的自动重传请求(Automatic Repeat re Quest,ARQ)在重传过程中不区分业务类型,导致部分时敏业务经过多次重传后到达接收端失效,增加了整个网络的时延,浪费了部分信道资源。2)在SPMA协议中同一优先级数据分组中可能存在分组长度不一的情况,当信道负载大于某一优先级门限阈值时,以优先级为控制单位来退避所有低优先级分组,可能造成退避过度,浪费部分信道资源。针对上述问题,本文对战术数据链ttnt的MAC层进行研究,主要工作如下:第一、本文提出了一种ARQ重传动态调整方法。首先在数据链路层传统的自动重传机制ARQ上引入应用层业务信息类型,根据不同业务类型动态调整重传次数,提高下一数据帧的传输时间,降低整个数据包的传输时延,从而保证接收端接收到的时敏业务不会失效。使用NS3仿真软件对ttnt数据链进行仿真分析,最后通过分析优化前后系统吞吐量、系统时延、数据传输成功率和时延抖动等参数验证了该方法的有效性。第二、本文提出一种多优先级双阈值接入控制协议(Multi-priority Double Threshold Access Control Protocol,MDAC)。首先MDAC协议通过MAC层的业务量统计来反映当前信道负载状况,在保证不同业务类型拥有不同门限阈值的同时,又增加了一个以数据包为控制单位的判断阈值,在信道条件允许的情况下,一部分低优先级数据包可以跨优先级门限发送,以提高信道资源利用率。使用NS3仿真软件对本文提出的MDAC协议与SPMA协议的两种改进协议FSPMA协议、TSMP协议进行仿真对比,最后从数据传输成功率、系统吞吐量、系统平均时延、信道利用率和时延抖动等指标分析了MDAC协议的优越性。

关键词：战术数据链 ttnt SPMA ARQ 双阈值