Ввод/Экспорт

Ввод напряжения постоянного тока

12

V

Потребление энергии

45

W

Параметры модуля преобразования

ADCСкорость выборки(Максимум)

200

MS/s

ADCРазрешение

14

bits

DACСкорость выборки

800

MS/s

DACРазрешение

16

bits

& Максимальная скорость хоста(16b)

200

MS/s

точность колебания

2.5

ppm

Не заблокированGPSDOТочность

20

ppb

1

JTAG

USB-B

FPGAОтладочный интерфейс

2

RF A

SMA

Прием и передача радиочастотных сигналов

3

RF B

SMA

Прием и передача радиочастотных сигналов

4

AUX I/O

D-SUB

12bit GPIO

5

1G/10G ETH

SFP+

Передача Ethernet илиAuroraДанные

6

REF OUT

Техническое решение платформы для полноприводного радиоэлектромагнитного симулятора окружающей среды

1.Контекст и значение

В будущем в современном противостоянии электронная борьба, особенно связь и радиолокационные возможности, будут играть ключевую роль в стратегическом наступлении и обороне. Создание симулятора электромагнитной среды на поле боя имеет большое значение для улучшения будущих возможностей электронной борьбы, в частности, включает следующие три аспекта:

Диаграмма1 Схема сложной электромагнитной среды поля боя

1)Обеспечить платформу для оценки производительности и быстрой проверки ключевых технических алгоритмов обучения восприятию электромагнитной среды

Коммуникационное или боевое оборудование в сложной электромагнитной среде требует восприятия окружающей среды для получения информации о состоянии спектра, синтеза текущей карты состояния использования спектра и извлечения информации, такой как характеристики канала и характеристики помех, путем изучения рассуждений. В последние годы использование методов машинного обучения, таких как глубокие нейронные сети, стало важным средством спектрального восприятия и извлечения информации, воспринимающей электромагнитную среду. Однако в настоящее время нет эффективных средств для быстрой проверки эффективности и надежности ключевых технических алгоритмов в различных реальных и сложных средах. С этой целью предлагается построить симулятор электромагнитной среды на поле боя, чтобы обеспечить моделирование радиоканала в реальном времени для сложных сцен и обеспечить платформу для оценки производительности и быстрой проверки для изучения ключевых технических алгоритмов обучения восприятию электромагнитной среды.

2) Предоставление платформы для проверки и оценки исследований самоорганизующихся коммуникационных технологий в полевых условиях

ВСложная электромагнитная средаВ соответствии с электромагнитной средой в режиме реального времени адаптация/Самоорганизованная связь, обеспечивающая защиту локальных целей связи, таких как электронная разведка и оперативная координация, имеет большое значение для права на информацию. В настоящее время самоорганизация в сложных условиях/Адаптивные коммуникационные технологии вращаются вокруг таких целей, как создание самоорганизующихся каналов связи, выбор частоты, адаптивность каналов связи и антиинтерференционная связь, но их средства проверки в основном основаны на компьютерном моделировании или идеальной среде. Создание симулятора электромагнитной среды на поле боя может обеспечить сложную среду электромагнитного моделирования, ориентированную на поле боя, для исследований самоорганизующихся коммуникационных технологий и более эффективной технической проверки и оценки.

3)Обеспечить платформу для имитации радиоэлектронной борьбы в реальных условиях боевых действий

Чтобы удовлетворить потребности адаптации к сложной конфронтационной среде, военная связь должна иметь такие функции, как восприятие состояния окружающей среды, изучение стратегии конфронтации и восстановление параметров связи. В качестве примера можно привести многопользовательские совместные операции, где взаимодействие между самолетами ВВС, военно - морскими судами и элементами боевых платформ, таких как острова и ракеты ракетных войск, требует передачи по беспроводной связи текстовой, голосовой, визуальной и видеоинформации, а также сталкивается с серьезными угрозами, такими как вмешательство противника, нападения и прослушивание. Получение информации о состоянии спектра через восприятие окружающей среды, получение характеристик и законов вмешательства противника посредством обучения и рассуждений, интеллектуальная реконструкция параметров связи путем сочетания результатов восприятия и обучения для достижения ловкости, чтобы избежать помех, активная защита, адаптивная и надежная связь. Создание симулятора электромагнитной среды на поле боя может обеспечить платформу для моделирования электронной войны.

2. Основные задачи и функции

2.1 Основные задачи

Эмулятор электромагнитной среды поля боя, соединяющий несколько радиоустройств64Канал приемопередатчика, обеспечивающий моделирование в реальном времени сложной среды радиоканала на поле боя, его основные задачи и функции, такие как диаграмма2Показано. В частности, следующие части: Визуальная конфигурация электромагнитной среды, радиочастота и модуль/Компонент преобразования цифровых модулей, полностью подключенный к каналу цифровой базовой полосы.

2.2 Радиочастотная связь и модуль/блок преобразования цифровых модулей

Радиочастотная связь и модуль/Компонент преобразования цифрового модуля соединяет радиочастотную часть с полностью подключенным каналом цифровой базовой полосы и обеспечивает базовую конфигурацию через визуальную конфигурацию электромагнитной среды и интерфейс отображения. На входном конце симулятора принимается радиочастотный сигнал от беспроводного устройства, преобразуется в нижнюю частоту и модуль, обрабатывается в цифровой промежуточной частоте, получает сигнал цифровой базовой полосы и вводится в полностью подключенную часть канала цифровой базовой полосы. После того, как сигнал цифровой базовой полосы полностью подключен к части канала цифровой базовой полосы, после цифровой обработки промежуточной частоты, преобразования цифрового модуля и преобразования верхней частоты, выходной радиочастотный сигнал отправляется на беспроводное устройство.

2.3 Компонент полностью подключенного цифрового канала

На основе параметров конфигурации визуальной электромагнитной среды и интерфейса отображения реализовано моделирование полностью подключенного цифрового канала с несколькими входами и несколькими выходами, то есть каждый входной сигнал проходит через независимый или связанный канал, достигающий каждого выхода. Каждый канал ввода - вывода может быть независимо настроен и реализован с такими характеристиками канала, как многоканальное затухание, задержка распространения и доплеровское отклонение частоты.

2.4 Компонент интерфейса настройки и отображения визуальной электромагнитной среды

Этот раздел включает следующие функции:

1) Настройка количества подключений к беспроводному устройству, рабочей частотной точки симулятора, рабочей полосы пропускания, количества каналов, занимаемых каждым беспроводным устройством, и другой информации.

2) Визуализация конфигурации среды канала, конфигурация сценариев радиоканала и включает в себя информацию о местоположении каждого пользователя, отображение информации о движении в реальном времени, и на основе этой информации в режиме реального времени генерирует коэффициент многоканального канала и отправляет его в полностью подключенную часть цифрового канала.

3) Показывать спектр в реальном времени для всех каналов и заданных приемных каналов.

3. Состав и описание аппаратного обеспечения системы

3.1 Краткая информация о составе оборудования

Полный беспроводной эмулятор электромагнитной среды3Показано:

Радиочастотная связь и модуль/Компонент цифровой конверсии состоит изUSRP X310+ UBXСостав подсистемы. Для подключения к радиочастотным устройствам пользователей и реализацииA/D、D/AПреобразование, цифровое преобразование частоты вверх и вниз и связь с сетевой частью потока данных.

Компонент полностью подключенного цифрового канала состоит из четырех высокоскоростных модулей цифровой обработки сигналов. Устройства выполняют матричные операции для передачи данных в базовой полосе и моделирования каналов. Взаимодействие с обработкой радиочастотных сигналов иFPGAВзаимодействие данных.

Визуализация электромагнитной среды конфигурация и отображение интерфейса частично из высокопроизводительнойX86ДвойнойCPUСостав сервера. Реализация мониторинга различных частей системы, передача параметров сцены битвы и другого контента.

Сеть распределения часов состоит из распределителя часов. Возникновение10MHzЧасы иPPSСигнал, реализацияX310Синхронизация с часами высокоскоростной цифровой панели обработки сигналов.

Системная сетевая связь состоит из гигабитного коммутатора.

Осуществляет мониторинг сервером компонентов, передачу данных и передачу данных между компонентами.

Как рисунок3.1Как показано,32ТайваньUSRP、4Высокоскоростные модули цифровой обработки сигналов, серверы и другие составляющие симуляторы каналов,32АUSRPСимулятор канала доступа пользователя, оба черезSMAКабели соединены напрямую. Сервер для управленияUSRPИ высокоскоростной цифровой блок обработки сигналов и отвечает за хранение и передачу коэффициента фильтра высокоскоростному цифровому модулю обработки сигналов. Интерфейс связи между устройствами10GEEthernet, ИспользованиеUDPПротокол, Настроить один стол10GEКоммутаторы обеспечивают взаимную связь.

Рабочий процесс передачи радиочастотных данных пользователямSMAПередача кабеля в симулятор.USRPА затем былUSRPВосстановленный сигнал базовой полосы передается в высокоскоростной цифровой блок обработки сигналов.64x64 FIRПосле обработки матрицы фильтра данные снова становятся одним и тем жеUSRPПрием обратно и через радиочастотыSMAИнтерфейс передается обратно пользователю.

3.2 Компонент аппаратного обеспечения

3.2.1 USRP X310Примечания

USRP X310В качестве основного устройства обработки сигналов промежуточной частоты, во - первых, отвечает за прием сигналов базовой полосы из формовочной части луча, преобразование сигнала базовой полосы в радиочастотный сигнал для отправки; Во - вторых, принимать радиочастотные сигналы и преобразовывать преобразование частоты под радиочастотными сигналами в сигналы базовой полосы для передачи в формовочную часть заднего луча.

Таблицы1 USRP X310Основные параметры

Оборудование состоит в основном из основной полосы и радиочастотной подсистемы. Использование основной платыXilinx KintexСерияFPGA, иDDR3、Flash、JTAGЧасы и справочные часы,PPSСостав входного и выходного сигналов. Радиочастотная подсистемаUBXРеализация подсистемы2x2Модель, включаяAD/DAРадиочастотные фронтальные схемы и другие компоненты.UBXЧастота работы подсистемы10M-6GHzДвухканальный максимум.160MHzПропускная способность. В системе

FlashНаличиеFPGA bitФайл, после включения электричестваbitАвтоматически загружаетсяFPGAСредний,FPGAНаличие приемопередатчикаSFP+Данные иAD/DAФункции данных. Программное обеспечение верхнего уровняSFP+Настройка интерфейсаFPGAСоответствующие параметры позволяютFPGAМожет принимать радиочастотные сигналы с определенной частотой отбора проб и точкой частоты, другойSFP+Интерфейс может приниматьIQСигнал. Программное обеспечение верхнего уровня требует установки конкретных драйверов и приложений для выполнения операций программного обеспечения.

Таблицы2 X310Описание интерфейса