admin 为了有效地控制电视指令制导导弹，在分析电视指令制导导弹工作原理的基础上，我们建立起了以无线电控制指令的产生和编码加密、发射、接收解密等电路模型，采用VHDL技术设计了一个电视无线电指令编码和加密方案，实现了电视指令制导所必需的一次性功能指令和模拟控制信号的编码和加密。
一、电视指令制导原理
电视指令制导原理如图1所示。由导弹上的电视导引头摄取目标图像，图像经过处理、加密后形成全电视信号，由导弹上的发射天线发射出去，电视吊舱上的接收天线接收全电视信号，并传送到载机上的电视信号转换器，电视信号转换器从全电视信号中识别、提取出有用的图像信号，把图像信号传送到多功能显示器显示。
武器操纵员从屏幕上识别目标图像，判断导弹的偏离方向，然后通过控制魔球及相应的控制开关形成控制信号，传送到电视制导吊舱，经过加密处理后发送出去，导弹根据接收到的控制信号，改变导弹的飞行方向。在制导过程中，既可以由武器控制员手动控制导弹跟踪目标，也可以改为由武器控制机构自动控制导弹探测、跟踪目标。
电视制导吊舱与导弹之间的指令信息传输为数字通信系统。考虑到现役大多数飞机大量使用模拟信号实现对武器的关键性控制的现状，以及操纵员通常通过魔球和操纵杆产生模拟信号来控制导弹的航向，因此电视制导吊舱需要模傲转换将模拟信号转换为数字信号。
二、无线电指令编码和加密方案
1、编码加密原理
密码系统可用(M，C，K，Ek，Dk，Z)的6元组来描述。M为明文空间，C为密文空间，K为密钥空间。每一个密钥k∈K由算法Z确定一个二进制密钥序列Z(k)=z0，z1，z2，…。Ek和Dk分别表示密钥k在算法Z作用下生成的密钥序列与明文文件加密和解密规则，常用的是模2加运算。密码系统如图2所示。
由导弹的工作过程可知，控制信息分为两大类：一次性功能指令和连续模拟信号。一次性功能指令控制导弹不同的动作内容，比如导弹的飞行高度等连续模拟信号是操纵员在控制魔球时发出的控制信息。通过分析，一次性功能指令共需要13条，连续模拟信号有两路ψ1、ψ2。这些信息通送至吊舱，由吊舱内的编码组件对其编码加密。
根据分组编码学的基本原理，一般地将要传输的信息用二进制数字序列（即码组）来表示。设所要传的信息个数为H，则长度为k(k=[Log2H])，这里[x]表示取大于或等于X的最小整数）的二进制数字序列集(hi∈{o，1}，o≤i≤k-1)，{[h0，h1，...，hk-1]）的某个子集就能用来代表所要传输的信息。编码的目的就是在长度为n的二进制数字序列集合(mi∈{o，1}o≤i≤k-1)，{[m0，m1，...，mn-1]）_中选出H个码组，并使它们与要传送的信息一一对应，把选出的长为n的二进制数字序列称为码字，用M来表示，而所有码字形成的集合就称为分组码，用ξ来表示。
在本文中一次性功能指令共有13条，即X=13，所以k=4。如表1所示，由4位二进制码来代表一次性功能指令。
取mo= ho，m1=h1，m2=h2，m3=h3， m4=h4，m5=h5，m6=h6，m7=h6，就得到一次性功能指令的[8，4]线性分组码ξ。
两路模拟信号由A/D转换器转换成7位二进制码，第8位为奇偶校验位。两路模拟信号的明文包含了所有8位含奇数个1的二进制码。在这里将利用剩下的3个4位二进制码1111、1110、1100来组成8位二进制码加密格式来对模拟信号进行加密，加密算法为异或运算。
通过分析发现，在确保模拟信号经过异或运算加密后仍然满足奇偶校验要求的情况下，3个4位二进制码1111、1110、1100总共能组成5种加密格式。为了增加加密格式的数量，并将上面的线性分组码ξ改为非线性分组码，提高敌方破译和干扰的难度，将M做如下变化。前11种指令连续发送两次以填满8位，9、10-起发送代表12指令，11、12 -起发送代表13指令，如表2所示得到一次性功能指令的明文。
由1111、1110、1100、1101 4个编码配合发送以决定8种加密格式？1111 1111、1111 1100、1110 1110、1110 1101. 1100 1100、1100 1111. 1101 1101. 11011110。这样就确定了密钥空间。
无线电指令的发射分为4个阶段，每一阶段发射8位二进制。第1阶段发射加密格式，第2、3阶段发射两个通道的模拟信号编码，第4阶段如果无功能指令则再发射一次加密格式，否则发射功能指令。
2、实现方案和仿真结果
编码加密的具体实现电路如图3所示，输入是一路+27 V的加密格式选择信号，13路+27 V的一次性功能指令信号，两路范围在蔓V之间的模拟控制信号，图中省略了时钟控制信号。在电视指令制导时发射无线电指令和接收电视图像信号使用的是同一天线，因此只有在有行消隐脉冲时才能发射无线电指令，输出是32位串行信号。
电路搭建主要采用VHDL设计。其中加密格式生成器、一次性功能指令生成器采用以74LS194多功能移存器为基础的电路实现4位并行输入到8位的串行输出，其他模块采用VHDL自己设计。
完成电路设计后使用QuaItus II对电路进行了仿真。一次性功能指令为H12，两路模拟信号为25V，输出波形如图4所示。
三、无线电指令的收发与解密
在导弹发射后，飞机与导弹间必须保持不断的联系，这种联系由吊舱的前、后天线以及导弹尾部天线完成。为保证吊舱天线始终可接收到导弹信号，发射信号给导弹，吊舱前、后天线与导弹尾部天线都是可转动的，其转动控制由相应的系统完成。控制指令发射如图5所示。
导弹尾部天线接收到的控制指令信号，除有用信号外，还有干扰信号。干扰源可能是敌人积极干扰，也可能是外界噪声。接收过程如图6所示。解密器对接收到的数字信号进行解密。首先对加密格式进行奇偶校验，满足奇偶校验要求后，对两路模拟信号解密后，送给导弹舵机，最后判断有没有一次性指令，有的话形成一次性功能指令。
采用本方案能够实现对电视制导导弹的基本控制，但是存在不少缺点。本方案采用的是分组加密体制，但密钥空间太小，密钥量仅为8个，不能有效地防止穷举攻击，而且解码时使用的密钥序列是通过无线电公开传输的，这样密钥序列和密文可能同时暴露给攻击者。攻击者能够收集足够的信息破译加密方案，这些问题降低了设计的安全性。为了提高控制指令加密的安全性，下一步将考虑采用两级密钥体制和序列密码，在两级密钥体制中，一级密钥当导弹发射前由载机传给导弹，不会暴露在公开信道中，是保密的，它将和导弹发射后通过公开信道传给导弹的另一级密钥共同产生密钥序列，对相同长度的密钥空间，采用序列密码能够增大密钥量。这些方法都能提高加密的安全性，这是将来研究的重点。
小知识之电视制导
利用电视来控制和导引导弹飞向目标的技术。电视制导有两种方式，一种是电视指令制导，另一种是电视寻的制导。
