Введення/Вихід

Вхідне напруга постійного струму

12

V

Споживання енергії

45

W

Перетворення параметрів модуля

ADCШвидкість вибору(Максимальний)

200

MS/s

ADCРозвільна здатність

14

bits

DACШвидкість вибору

800

MS/s

DACРозвільна здатність

16

bits

Максимальна швидкість з хостом(16b)

200

MS/s

Точність вібрації

2.5

ppm

Не заблокованоGPSDOТочність

20

ppb

1

JTAG

USB-B

FPGAІнтерфейс відладки

2

RF A

SMA

Радіочастотний сигнал

3

RF B

SMA

Радіочастотний сигнал

4

AUX I/O

D-SUB

12bit GPIO

5

1G/10G ETH

SFP+

передачі Ethernet абоAuroraдані

6

REF OUT

Повноцінний технологічний рішення платформи симулятора безпроводного електромагнітного середовища

1．Контекст і значення

У майбутньому модернізованому протистоянні електронні протистояння, особливо комунікації та радарів, відіграють ключову роль у стратегічній обороні. Створення симулятора електромагнітного середовища на полі бою має важливе значення для поліпшення майбутньої електронної протистояності, зокрема, включаючи три аспекти:

діаграми1 Схема складного електромагнітного середовища на полі битви

1）Забезпечення платформи для оцінки продуктивності та швидкої перевірки для вивчення алгоритмів ключових технологій для сприйняття електромагнітного середовища

Комунікаційне або бойове обладнання в складних електромагнітних середовищах вимагає сприйняття навколишнього середовища для отримання інформації про стан спектру, синтезування карт стану поточного використання спектру та вивчення міркувань для видобуття такої інформації, як характеристики каналу та характеристики перешкод. Останніми роками використання методів машинного навчання, таких як глибокі нейронні мережі, стало важливим засобом спектрового сприйняття для видобутку інформації про електромагнітне середовище. Однак швидка перевірка ефективності та надійності ключових технологічних алгоритмів в реально складних середовищах, орієнтованих на різні речі, в даний час не є ефективним засобом. З цією метою пропонується побудувати симулятор електромагнітного середовища на полі бою, який забезпечує симуляцію безпроводного каналу в режимі реального часу для складних сценаріїв, забезпечує платформу для оцінки продуктивності та швидкої перевірки алгоритмів для вивчення ключових технологій для сприйняття електромагнітного середовища.

2） Забезпечення платформи для перевірки та оцінки самоорганізованих досліджень технологій зв'язку в середовищі, орієнтованому на поле бою

вСкладне електромагнітне середовищеАдаптація середовища в реальному часі відповідно до електромагнітного середовища/Самоорганізована комунікація, забезпечення захисту локальних цілей комунікації, таких як електронна розвідка, координація бойових дій, має важливе значення для права на доступ до інформації. В даний час самоорганізація в складних умовах/Адаптивні технології зв'язку розгортаються навколо створення самоорганізованих зв'язків, вибору частоти, адаптації зв'язку та зв'язку проти перешкод, але засоби перевірки переважають комп'ютерною симуляцією або ідеальним середовищем. Створення симулятора електромагнітного середовища на полі бою може забезпечити складне середовище електромагнітного моделювання, орієнтоване на поле бою, для досліджень самоорганізованих технологій зв'язку, для більш ефективної технічної перевірки та оцінки.

3）Надання аналогічної платформи для навчання в електронному протистоянні в реальному середовищі бою

Щоб задовольнити потреби адаптації до складних умов конфронтації, військова комунікація повинна мати можливість сприймати стан навколишнього середовища, вивчати стратегії конфронтації, реконструювати параметри комунікації та інші функції. Візьмемо, наприклад, спільну війну між літаками ВПС, кораблями ВМС та різними елементами бойової платформи, такими як острови та ракети ВМС, необхідно взаємодіяти з текстом, голосом, зображеннями, відео та іншими різними інформаціями за допомогою бездротової передачі, в той же час стикаючись з серйозними загрозами, такими як ворожі втручання, атаки та прослуховування. Отримання інформації про стан спектру за допомогою сприйняття навколишнього середовища, отримання таких особливостей та законів, як ворожі перешкоди, за допомогою навчального міркування, інтелектуальна реконструкція параметрів зв'язку за допомогою поєднання результатів сприйняття та навчання для досягнення сприйнятності уникнення перешкод, активної оборони та адаптивної міцної комунікації. Створення симулятора електромагнітного середовища на полі бою, який може забезпечити аналогічну платформу для навчання електронного протистояння.

2． Основні завдання та функції

2.1 Основні завдання

Симулятор електромагнітного середовища на полі бою, який підключає кілька радіоаппаратів, забезпечує64Транспондер-транспондер, який надає в режимі реального часу симуляцію складного середовища бездротових каналів на полі бою, основні завдання та функції зображені на малюнку2Показано. Конкретно, включають наступні розділи: візуалізація конфігурації електромагнітного середовища, радіочастоти та модульні/Частина цифрового перетворення, повністю підключений цифровий базовий діапазон.

2.2 Радіочастота та модульність/Частина цифрового перетворення

Радіочастота та модульність/Частина цифрового перетворення модулю з'єднує частку радіочастоти з повністю з'єднаним цифровим базовим каналом, а основна конфігурація здійснюється за допомогою візуалізованої конфігурації електромагнітного середовища та інтерфейсу відображення. На вхідному кінці емулятора приймається радіочастотний сигнал від бездротового пристрою, після перетворення низької частоти та аналогічного перетворення, після обробки цифрової середньої частоти отримується цифровий сигнал базового діапазону та вводиться в повністю підключену частину каналу цифрового базового діапазону. Після повного підключення цифрового сигналу базового діапазону до частини каналу цифрового базового діапазону, після обробки цифрової середньої частоти, цифрового перетворення та верхнього перетворення частоти, вихідний радіочастотний сигнал передається бездротовому пристрою.

2.3 Повне підключення цифрового каналу

На основі візуалізації конфігурації електромагнітного середовища та параметрів конфігурації інтерфейсу дисплею, реалізується аналог повністю з'єднаного цифрового каналу з багатьома входами та виходами, тобто кожен вхідний сигнал проходить через незалежний або пов'язаний канал, щоб досягти кожного виходу. Кожен канал від входу до виходу може бути самостійно налаштований і забезпечувати багаторазові характеристики каналу, такі як відхилення, затримка поширення та відхилення Доплера.

2.4 Візуалізація конфігурації електромагнітного середовища та відображення розділу інтерфейсу

Цей розділ включає в себе наступні функції:

1) Налаштуйте кількість з'єднань для бездротового пристрою, робочу частоту емулятора, робочу пропускну здатність, кількість каналів, які займають кожен бездротовий пристрій, тощо.

2) Візуалізуйте конфігурацію середовища каналу, налаштуйте сценарій бездротового каналу та включайте інформацію про місцезнаходження кожного користувача, відображення в режимі реального часу інформації про рух, а на основі цієї інформації генеруйте коефіцієнт багаторайозного каналу в режимі реального часу та відправляйте його до повністю підключеного розділу цифрового каналу.

3) Відображається спектр всіх каналів і даних каналів прийому в режимі реального часу.

3． Композиція та інструкція системного апаратного забезпечення

3.1 Огляд складу пристрою

Повноцінний апаратний склад платформи бездротового емулятора електромагнітного середовища показаний нижче3Показано:

Радіочастота та модульність/Частина цифрового перетворенняUSRP X310+ UBXСклад підпанелі. Для доступу до радіочастотних пристроїв користувача та реалізаціїA/D、D/AКонвертація, цифрові зміни частоти і зв'язок з частиною мережі потоку даних.

Повністю підключений цифровий канал складається з чотирьох високошвидкісних цифрових блоків обробки сигналів. Прилад реалізує матричні обчислення передачі базових даних та аналогії каналів. Взаємодія даних з частиною обробки радіочастотних сигналів іFPGAвзаємодія даних.

Візуалізація конфігурації електромагнітного середовища з відображенням інтерфейсу частково складається з високопродуктивного комп'ютераX86подвійнийCPUскладу сервера. Реалізація моніторингу різних частин системи, передачі параметрів сценарію бою тощо.

Мережа розподілу годинників складається з розподілювачів годинників. Створення10MHzгодинник іPPSСигнал, реалізаціяX310Синхронізація годинника з високошвидкісною платою обробки цифрових сигналів.

Система мережевого зв'язку складається з одного гігабітного коммутатора.

Моніторинг сервера за компонентами, передача даних та зв'язок даних між компонентами.

На малюнку3.1Показано,32ТайваньUSRP、4високошвидкісні цифрові блоки обробки сигналів і сервери, які складають емулятори каналів,32одинUSRPЕмулятор каналу доступу користувача, обидва проходятьSMAПряме підключення кабелю. Сервер для управлінняUSRPі високошвидкісний блок обробки цифрового сигналу, а також відповідає за зберігання та передачу коефіцієнтів фільтру високошвидкісному блоку обробки цифрового сигналу. Інтерфейс зв'язку між пристроями10GEEthernet, прийняттяUDPПротокол, налаштування одного10GEПеремикачі забезпечують взаємодію.

Робочий процес для передачі радіочастотних даних користувачемSMAПередача кабелів до емулятораUSRPПотім бувUSRPВідновлений базовий сигнал передається в високошвидкісний цифровий блок обробки сигналів64x64 FIRПісля обчислення матриці фільтрів дані зновуUSRPПриймати назад і через радіочастотиSMAІнтерфейс повертається до користувача.

3.2 Композиція апаратного забезпечення

3.2.1 USRP X310Опис

USRP X310Як основний пристрій для обробки сигналів середньої частоти, по-перше, відповідає за прийом сигналу базового діапазону з частини формування променя, перетворення частоти на сигнал базового діапазону в радіочастотний сигнал; По-друге, приймати радіочастотний сигнал і перетворити частоту радіочастотного сигналу в базовий сигнал для передачі в задню частину формування променя.

Таблиця1 USRP X310Основні параметри

Прилад складається в основному з базової плати та радіочастотних підплат. Використання базової платиXilinx KintexсеріїFPGAіDDR3、Flash、JTAGгодинник і референтний годинник,PPSВхідний вихідний сигнал. Радіочастотна підплатаUBXРеалізація підплати2x2Модель, включаючиAD/DAРадіочастотні передні схеми.UBXЧастота роботи підплати10M-6GHzДві найвищі канали160MHzПропускна здатність. У цій системі

FlashЗберігаєтьсяFPGA bitФайли після підключенняbitАвтоматично завантаженоFPGAсередині,FPGAМає приймачSFP+дані таAD/DAФункції даних. Комп'ютерне програмне забезпеченняSFP+Налаштування інтерфейсуFPGAПараметри дозволяютьFPGAМожна передавати радіочастотний сигнал з певною частотою та частотою вибору.SFP+Інтерфейс може передаватисяIQСигнал. Програмне забезпечення на комп'ютері вимагає встановлення певних драйверів та додатків для роботи з боку програмного забезпечення.

Таблиця2 X310Опис інтерфейсу