Wprowadzenie/Wyjście

Napięcie wejściowe prądu stałego

12

V

Zużycie energii

45

W

Konwersja parametrów modułu

ADCPrędkość próbkowania(Największy)

200

MS/s

ADCRozdzielczość

14

bits

DACPrędkość próbkowania

800

MS/s

DACRozdzielczość

16

bits

Maksymalna prędkość z hostem(16b)

200

MS/s

Dokładność wibracji

2.5

ppm

NiezablokowanyGPSDODokładność

20

ppb

1

JTAG

USB-B

FPGAInterfejs debugowania

2

RF A

SMA

Wysygnał radiowy

3

RF B

SMA

Wysygnał radiowy

4

AUX I/O

D-SUB

12bit GPIO

5

1G/10G ETH

SFP+

Przesyłanie Ethernet lubAuroraDane

6

REF OUT

Kompleksowe rozwiązanie technologiczne bezprzewodowej platformy symulatora środowiska elektromagnetycznego

1．Tło i znaczenie

W przyszłej nowoczesnej konfrontacji elektroniczna konfrontacja, zwłaszcza komunikacja i radary, odegrają kluczową rolę w obronie strategicznej. Budowanie symulatora środowiska elektromagnetycznego na polu bitwy ma ważne znaczenie dla poprawy przyszłej odporności elektronicznej, w szczególności w trzech obszarach:

Wykres1 Schemat złożonego środowiska elektromagnetycznego na polu bitwy

1）Dostarczanie platformy do oceny wydajności i szybkiej weryfikacji badań algorytmów kluczowych technologii do uczenia się postrzegania środowiska elektromagnetycznego

Sprzęt komunikacyjny lub wojenny w złożonym środowisku elektromagnetycznym wymaga odczuwania środowiska, aby uzyskać informacje o stanie widma, syntezować mapę stanu wykorzystania bieżącego widma i wyciągać informacje takie jak charakterystyka kanału i charakterystyka zakłóceń poprzez uczenie się rozumowania. W ostatnich latach wykorzystanie metod uczenia się maszynowego, takich jak głębokie sieci neuronowe, stało się ważnym środkiem do odczuwania widma i wydobycia informacji o środowisku elektromagnetycznym. Jednak szybka weryfikacja ważności i niezawodności kluczowych algorytmów technologicznych nie jest obecnie skutecznym środkiem w różnych prawdziwie złożonych środowiskach. W tym celu zaproponowano zbudowanie symulatora środowiska elektromagnetycznego na polu bitwy, który zapewni symulację kanału bezprzewodowego w czasie rzeczywistym złożonych scenariuszy, zapewniając platformę oceny wydajności i szybkiej weryfikacji badań algorytmów kluczowych technologii do nauki postrzegania środowiska elektromagnetycznego.

2） Platforma do weryfikacji i oceny samoorganizowanych badań w zakresie technologii komunikacji w środowiskach zorientowanych na pole bitwy

WZłożone środowisko elektromagnetyczneAdaptacja do środowiska w czasie rzeczywistym w zależności od środowiska elektromagnetycznego/Samoorganizacja komunikacji, zapewnienie zabezpieczeń dla lokalnych celów komunikacyjnych, takich jak elektroniczne zwiedzanie, koordynacja operacyjna, ma ważne znaczenie dla prawa do informacji. Obecnie samoorganizacja w złożonych środowiskach/Technologia komunikacji adaptacyjnej rozwija się wokół samoorganizującego się połączenia, wyboru częstotliwości, adaptacji połączenia, komunikacji antyzakłócającej i innych celów, ale jego środki weryfikacji są głównie symulacji komputerowej lub idealnego środowiska. Budowanie symulatora środowiska elektromagnetycznego na polu bitwy może zapewnić złożone środowisko symulacyjne elektromagnetyczne zorientowane na pole bitwy do badania nad samoorganizowanymi technologiami komunikacji, aby zapewnić bardziej efektywną weryfikację i ocenę techniczną.

3）Dostarczanie simulacyjnej platformy ćwiczeń dla elektronicznej konfrontacji w rzeczywistym środowisku bojowym

Aby zaspokoić potrzeby dostosowania się do złożonych środowisk konfrontacyjnych, komunikacja wojskowa musi mieć możliwość odczuwania stanu środowiska, nauki strategii konfrontacji i rekonstrukcji parametrów komunikacji. Weź na przykład wielorodkową współpracę wojenną, samoloty Sił Powietrznych, statki marynarki wojennej i różne elementy platformy bojowej, takie jak wyspy, rakiety Sił Rakietowych, wymagają interakcji tekstu, głosu, obrazów, wideo i innych różnych informacji za pośrednictwem transmisji bezprzewodowej, podczas gdy stoją w obliczu poważnych zagrożeń, takich jak zakłócenia wroga, ataki i podsłuchy. Uzyskiwanie informacji o stanie widma za pośrednictwem percepcji środowiska, uzyskiwanie cech i praw takich jak zakłócenia wroga poprzez rozumowanie uczenia się, inteligentna rekonstrukcja parametrów komunikacji poprzez połączenie wyników percepcji i uczenia się, aby osiągnąć umiejętność unikania zakłóceń, aktywną obronę i adaptacyjną stabilną komunikację. Zbuduj symulator środowiska elektromagnetycznego na polu bitwy, który może zapewnić simulacyjną platformę ćwiczeń dla konfrontacji elektronicznej.

2． Główne zadania i funkcje

2.1 Główne zadania

Symulator środowiska elektromagnetycznego na polu bitwy, podłączający wiele urządzeń radiowych, zapewniając64Transceiver, który zapewnia symulację w czasie rzeczywistym złożonego środowiska kanałów bezprzewodowych na polu bitwy, z głównymi zadaniami i funkcjami na zdjęciu2Pokazane. W szczególności następujące części: wizualizacja sekcji konfiguracji środowiska elektromagnetycznego, częstotliwości radiowe i moduły/Część konwersji modułu cyfrowego, całkowicie połączona część kanału pasma bazowego cyfrowego.

2.2 Częstotliwość radiowa i liczba modularna/Część konwersji cyfrowej

Częstotliwość radiowa i liczba modularna/Część konwersji modułu cyfrowego łączy częstotliwość radiową z całkowicie połączonym kanałem cyfrowym pasma bazowego i jest konfigurowana podstawowo za pomocą wizualnej konfiguracji środowiska elektromagnetycznego i interfejsu wyświetlacza. Na wejściu emulatora odbiera się sygnał częstotliwości radiowej z urządzeń bezprzewodowych, po przekształceniu częstotliwości i konwersji analogowej, po przetwarzaniu cyfrowej częstotliwości średniej otrzymuje sygnał cyfrowego pasma bazowego i wprowadza go do całkowicie połączonej części kanału cyfrowego pasma bazowego. Po połączeniu cyfrowego sygnału pasma bazowego z częścią kanału pasma bazowego cyfrowego, po cyfrowym przetwarzaniu średniej częstotliwości, konwersji cyfrowej i przekształceniu częstotliwości górnej, sygnał częstotliwości radiowej jest wysyłany do urządzenia bezprzewodowego.

2.3 Część całkowicie połączonego kanału cyfrowego

Na podstawie parametrów konfiguracyjnych wizualizacji środowiska elektromagnetycznego i interfejsu wyświetlacza, można osiągnąć pełno połączony analog kanału cyfrowego z wieloma wejściami i wyjściami, tj. każdy sygnał wejściowy przechodzi przez niezależne lub powiązane kanały do każdego wyjścia. Każdy kanał od wejścia do wyjścia może być niezależnie skonfigurowany i osiągać charakterystyki kanałowe, takie jak wielostrzeżne upadki, opóźnienia rozprzestrzeniania się, odchylenia Dopplera.

2.4 Wizualizacja konfiguracji środowiska elektromagnetycznego i część interfejsu wyświetlacza

Sekcja ta zawiera następujące funkcje:

1) Konfiguracja liczby połączeń urządzenia bezprzewodowego, częstotliwości pracy emulatora, przepustowości pracy, liczby kanałów zajętych przez każde urządzenie bezprzewodowe itp.

2) Wizualizacja konfiguracji środowiska kanału, konfiguracja scenariusza kanału bezprzewodowego i zawieranie informacji o lokalizacji każdego użytkownika, wyświetlanie w czasie rzeczywistym informacji o ruchu oraz generowanie współczynników kanału wielokrotnego w czasie rzeczywistym na podstawie tych informacji i wysyłanie do połączonej części kanału cyfrowego.

3) Wyświetla wszystkie kanały i widmo w czasie rzeczywistym dla danego kanału odbiorczego.

3． Kompozycja sprzętu systemu i instrukcje

3.1 Przegląd składu urządzenia

Kompletny skład sprzętu platformy bezprzewodowego symulatora środowiska elektromagnetycznego jest przedstawiony poniżej3Pokazane:

Częstotliwość radiowa i liczba modularna/Konwersja liczbowa częśćUSRP X310+ UBXSkład podpłyty. Dostęp do urządzeń częstotliwości radiowej użytkownika i wdrożenieA/D、D/AKonwersja, cyfrowa częstotliwość i komunikacja z częściami sieci strumienia danych.

Część całkowicie połączonego kanału cyfrowego składa się z czterech szybkich jednostek przetwarzania sygnału cyfrowego. Urządzenie umożliwia transmisję danych pasma bazowego i symulację kanału operacji macierzystych. interakcji danych z częścią przetwarzania sygnału częstotliwości radiowej orazFPGAInterakcje pomiędzy danymi.

Wizualizacja środowiska elektromagnetycznego z wyświetlaczem interfejsu częściowo składającego się z wysokiej wydajnościX86PodwójneCPUSkład serwera. Realizacja monitorowania różnych części systemu, transmisji parametrów scen bitwy itp.

Sieć dystrybucji zegarów składa się z dystrybutorów zegarów. Generować10MHzzegar iPPSSygnał, realizacjaX310Synchronizacja zegara z szybką płytą przetwarzającą sygnały cyfrowe.

System komunikacji sieciowej składa się z jednego przełącznika gigabitowego.

Realizacja monitorowania serwera poszczególnych komponentów, transmisji danych i komunikacji danych między poszczególnymi komponentami.

Jak na zdjęciu3.1Pokazane,32StacjaUSRP、4wysokiej prędkości cyfrowych jednostek przetwarzania sygnału i serwerów, takich jak składające się z emulatorów kanałów,32jedenUSRPSymulator kanału dostępu użytkownika, zarówno przezSMAKabel połączony bezpośrednio. Serwer do sterowaniaUSRPJednostka przetwarzania sygnału cyfrowego o wysokiej prędkości i odpowiedzialna za przechowywanie i przesyłanie współczynników filtrów do jednostki przetwarzania sygnału cyfrowego o wysokiej prędkości. Interfejs komunikacji między urządzeniami10GEEthernet, przyjęcieUDPProtokół, konfiguracja jednego10GEPrzełączniki umożliwiają nawzajemną komunikację.

Proces pracy przenosi dane częstotliwości radiowej przez użytkownikaSMAPrzeniesienie kabla do symulatoraUSRPA potem zostaliUSRPOdwrócony sygnał pasma bazowego jest przesyłany do szybkiej jednostki przetwarzania sygnału cyfrowego, po64x64 FIRPo obliczeniu matrycy filtrów dane są ponownieUSRPOdbierz z powrotem i przez częstotliwość radiowąSMAInterfejs powraca do użytkownika.

3.2 Kompozycja sprzętowa

3.2.1 USRP X310Opis

USRP X310Jako podstawowe urządzenie do przetwarzania sygnału średniej częstotliwości, po pierwsze, jest odpowiedzialne za odbieranie sygnału pasma bazowego z części formowania promieni, przekształcanie częstotliwości sygnału pasma bazowego w sygnał częstotliwości radiowej; Po drugie, odbieranie sygnału częstotliwości radiowej i przekształcanie częstotliwości pod sygnałem częstotliwości radiowej w sygnał pasma podstawowego do części formowania wiązki tylnej.

Tabela1 USRP X310Opis głównych parametrów

Urządzenie składa się głównie z płyty głównej pasma podstawowego i podpłyty częstotliwości radiowej. Przyjęcie płyty głównejXilinx KintexSeriaFPGAorazDDR3、Flash、JTAGzegar i zegar referencyjny,PPSSkład sygnału wejściowego i wyjściowego. Częstotliwość radiowa zUBXImplementacja podpłyty2x2Moduł, w tymAD/DAskład przedniego obwodu częstotliwości radiowej.UBXCzęstotliwość pracy podpłyty wynosi10M-6GHzNajwyższe dwa kanały.160MHzSzerokość pasma. W tym systemie

FlashIstniejeFPGA bitDokumenty, po zasilaniubitAutomatycznie załadowane doFPGAw środku,FPGAPosiada odbiornikSFP+Dane orazAD/DAFunkcje danych. Oprogramowanie komputerowe przezSFP+Konfiguracja interfejsuFPGAParametry, które sprawiają, żeFPGAMożna przesyłać sygnały częstotliwości radiowej z określoną częstotliwością próbkowania i częstotliwością.SFP+Interfejs może być wysyłanyIQSygnał. Oprogramowanie komputerowe wymaga zainstalowania określonych sterowników i aplikacji, aby umożliwić operacje po stronie oprogramowania.

Tabela2 X310Opis interfejsu