Intrare/Ieșire

Intrarea tensiunii DC

12

V

Consumul de energie

45

W

Parametrii modulului de conversie

ADCViteza de eșantionare(maximă)

200

MS/s

ADCRezoluţie

14

bits

DACViteza de eșantionare

800

MS/s

DACRezoluţie

16

bits

Viteza maximă cu gazda(16b)

200

MS/s

Precizia vibrației

2.5

ppm

NeblocatGPSDOPrecizie

20

ppb

1

JTAG

USB-B

FPGAInterfață de depunere

2

RF A

SMA

Transmițător de semnale RF

3

RF B

SMA

Transmițător de semnale RF

4

AUX I/O

D-SUB

12bit GPIO

5

1G/10G ETH

SFP+

prin intermediul Ethernet sauAuroraDatele

6

REF OUT

Soluție tehnică completă pentru simulator de mediu electromagnetic fără fir

1．Context și semnificație

În viitorul confruntării moderne, capacitatea de confruntare electronică, în special a comunicațiilor și a radarului, va juca un rol esențial în apărarea strategică. Construirea unui simulator de mediu electromagnetic pe câmpul de luptă este importantă pentru îmbunătățirea viitoarei rezistențe electronice, în special în următoarele trei aspecte:

diagramă1 Schema mediului electromagnetic complex pe câmpul de luptă

1）Platformă de evaluare a performanței și verificare rapidă pentru cercetarea algoritmului tehnic-cheie pentru învățarea percepției mediului electromagnetic

Echipamentele de comunicații sau de luptă în medii electromagnetice complexe necesită percepția mediului pentru a obține informații despre starea spectrului, pentru a sintetiza o hartă a stării utilizării spectrului curent și pentru a extrage informații precum caracteristicile canalului și caracteristicile interferenței prin învățarea raționamentului. În ultimii ani, utilizarea metodelor de învățare automată, cum ar fi rețelele neuronale profunde, a devenit un mijloc important pentru percepția spectrului și extragerea informațiilor despre mediul electromagnetic perceput. Cu toate acestea, verificarea rapidă a validității și fiabilității algoritmului tehnic critic într-un mediu complex orientat spre o varietate reală nu este încă un mijloc eficient. În jurul acestui scop, este propus să se construiască un simulator de mediu electromagnetic pe câmpul de luptă care să ofere o simulare de canal wireless în timp real pentru scenarii complexe, oferind o platformă de evaluare a performanței și verificare rapidă pentru cercetarea algoritmului tehnic cheie pentru învățarea percepției mediului electromagnetic.

2） Platformă de validare și evaluare pentru cercetarea tehnologiei de comunicare auto-organizată în medii orientate spre câmpul de luptă

înMediu electromagnetic complexMediu, adaptarea mediului în timp real în funcție de mediul electromagnetic/Comunicarea auto-organizată, care asigură obiectivele de comunicare locale, cum ar fi recunoașterea electronică și coordonarea operațiunilor, are o importanță importantă pentru dreptul la informație. Autoorganizarea pentru medii complexe/Tehnologia de comunicare adaptivă se desfășoară în jurul obiectivelor precum crearea de legături auto-organizate, selecția frecvenței, adaptarea legăturii și comunicarea anti-interferență, dar mijloacele sale de verificare sunt predominant în simularea pe calculator sau în mediul ideal. Construirea unui simulator de mediu electromagnetic pe câmpul de luptă poate oferi un mediu de simulare electromagnetică complexă orientată spre câmpul de luptă pentru cercetarea tehnologiei de comunicații auto-organizate, pentru verificarea și evaluarea tehnică mai eficientă.

3）Platformă de antrenament simulată pentru confruntări electronice în mediile reale de luptă

Pentru a răspunde nevoilor de adaptare la mediile complexe de confruntare, comunicațiile militare trebuie să aibă capacitatea de a percepe starea mediului, de a învăța strategiile de confruntare și de a reconstrui parametrii de comunicare. Luând de exemplu războiul comun multitip, aeronavele Forței Aeriene, navele Marinii și diferitele elemente ale platformei de luptă, cum ar fi Insulele și rachetele Forței de rachete, trebuie să interacționeze prin intermediul transmisiei wireless a diferitelor informații, cum ar fi text, voce, imagini și videoclipuri, în timp ce se confruntă cu amenințări grave, cum ar fi interferența inamicului, atacurile și interceptarea. Obțineți informații despre starea spectrului prin percepția mediului, obțineți caracteristici și legi precum interferențele inamice prin raționamentul de învățare și reconstruiți inteligent parametrii de comunicare prin combinarea rezultatelor percepției și învățării pentru a realiza evitarea interferențelor, apărarea activă și comunicarea robustă adaptabilă. Construiți un simulator de mediu electromagnetic pe câmpul de luptă care poate oferi o platformă de exerciții simulate pentru confruntări electronice.

2． Principalele sarcini și funcții

2.1 Sarcina principală

Simulator de mediu electromagnetic pe câmpul de luptă, care conectează mai multe dispozitive radio, oferind64Transmițător, care oferă o simulare în timp real a mediului complex de canale wireless pe câmpul de luptă, cu principalele sale misiuni și funcții2arătat. Acestea includ următoarele secțiuni: secțiunea de configurare a mediului electromagnetic vizualizat, frecvența radio și modulul/Secțiunea de conversie numerică, secțiunea de canal de bandă de bază digitală complet conectată.

2.2 Frecvență radio și modul/Partea de conversie numerică

Frecvență radio și modul/Secțiunea de conversie numerică conectează secțiunea RF cu canalul de bază digital complet conectat și este configurată de bază prin configurarea mediului electromagnetic vizualizat și interfața de afișare. La intrarea emulatorului, primește semnalul de frecvență radio de la dispozitivul wireless, după conversia de frecvență inferioară și analogică, după procesarea de frecvență medie digitală, obține semnalul de bandă de bază digitală și intră în secțiunea de canal de bandă de bază digitală complet conectată. După conectarea completă a segmentului canalului de bandă de bază digitală a semnalului de bandă de bază digitală, după procesarea de frecvență medie digitală, conversia numerică și schimbarea de frecvență superioară, semnalul de ieșire de frecvență radio este trimis la dispozitivul wireless.

2.3 Secțiune de canal digital complet conectată

Bazându-se pe parametrii de configurare pentru configurarea mediului electromagnetic vizualizat și interfața de afișare, se realizează o analogie a canalelor digitale multi-intrare multi-ieșire complet conectate, adică fiecare semnal de intrare trece prin canale independente sau asociate pentru a ajunge la fiecare ieșire. Fiecare canal de intrare la ieșire poate fi configurat independent și poate realiza caracteristici de canal precum declinul multidirecțional, întârzierea difuziei și deviația Doppler.

2.4 Vizualizarea secțiunilor de configurare și afișare a mediului electromagnetic

Această secțiune include următoarele caracteristici:

1) Configurați numărul de conexiuni pentru dispozitivele wireless, frecvența de lucru a emulatorului, lățimea de bandă de lucru și numărul de canale utilizate de fiecare dispozitiv wireless.

2) Configurarea mediului de canal vizualizat, configurarea scenelor de canal wireless și includerea informațiilor despre locația fiecărui utilizator, afișarea în timp real a informațiilor despre mișcare și generarea în timp real a coeficienților de canal multidirecțional pe baza acestor informații și trimiterea la secțiunea de canal digital complet conectat.

3) Afișează toate canalele și spectrul în timp real pentru un canal de recepție dat.

3． Compoziția și instrucțiunile hardware-ului sistemului

3.1 Prezentare generală a compoziției echipamentului

Compoziția hardware a platformei de simulare a mediului electromagnetic fără fir completă este prezentată în figura de mai jos3Arată:

Frecvență radio și modul/Conversia numerică dinUSRP X310+ UBXCompoziția sub-plăcii. Pentru a accesa dispozitivele de frecvență radio ale utilizatorului și pentru a implementaA/D、D/AConversie, schimbare digitală în sus și în jos și comunicare cu părțile rețelei de flux de date.

Canalul digital complet conectat este format din patru unități de procesare a semnalelor digitale de mare viteză. Dispozitivul realizează operațiuni de matrice pentru transmiterea datelor de bandă de bază și simularea canalului. cum ar fi interacțiunea datelor cu partea de procesare a semnalelor de frecvență radio șiFPGAinteracțiunea datelor.

Configurarea mediului electromagnetic vizualizat cu interfață de afișare parțial formată dintr-o unitate de înaltă performanțăX86dubluCPUCompoziția serverului. Implementarea monitorizării diferitelor părți ale sistemului, transmiterea parametrilor scene de luptă și altele.

Rețeaua de distribuție a ceasului este formată din distribuitori de ceas. Generare10MHzceasul șiPPSSemnal, realizareX310Sincronizaţi ceasul cu plăcile de procesare a semnalelor digitale de mare viteză.

Sistemul de comunicații în rețea constă dintr-un switch gigabit.

Implementarea monitorizării serverului a componentelor, transferului de date și comunicării de date între componente.

După imagine3.1arată,32StațiaUSRP、4Unități de procesare a semnalului digital de înaltă viteză și servere, precum și emulatori de canale componente,32UnulUSRPSimulator de canal pentru accesul utilizatorului, ambele prinSMACablul este conectat direct. Un server pentru controlulUSRPUnitatea de procesare a semnalului digital de mare viteză și este responsabilă pentru stocarea și transmiterea coeficienților de filtru către unitatea de procesare a semnalului digital de mare viteză. Interfața de comunicare între dispozitive10GEEthernet, utilizareaUDPProtocolul, configurarea unui10GEComutatorii permit comunicarea reciprocă.

Procesul de lucru pentru utilizatorul care transmite datele de frecvență radioSMACablul de transfer la simulatorUSRPApoi a fostUSRPSemnalul de bandă de bază restaurat este transferat la unitatea de procesare a semnalelor digitale de mare viteză, după64x64 FIRDupă calculul matricii de filtre, datele sunt din nouUSRPRecepţie înapoi şi prin radiofrecvenţăSMAInterfața este transmisă înapoi utilizatorului.

3.2 Compoziţie hardware

3.2.1 USRP X310Descriere

USRP X310Ca dispozitiv de bază de procesare a semnalului de frecvență medie, primul este responsabil pentru primirea semnalului de bandă de bază din partea de formare a fasciculului, pentru a transforma frecvența de schimbare a semnalului de bandă de bază în semnalul de frecvență radio; Al doilea este să primească semnale de frecvență radio și să transforme frecvența sub semnalul de frecvență radio în semnalul de bandă de bază pentru a transmite la partea de formare a fasciculului de back-end.

Tabelul1 USRP X310Principalii parametri

Dispozitivul este format în principal din plăci de bază și sub-plăci de frecvență radio. Adoptarea plăcii de bazăXilinx KintexSeriaFPGAșiDDR3、Flash、JTAGceasul și ceasul de referință,PPSCompoziția de intrare și ieșire a semnalului. Subplacă de frecvență radioUBXImplementarea sub-plăcilor2x2Modelul, inclusivAD/DACircuitul frontal de frecvență radio etc.UBXFrecvența de lucru a sub-plăcilor este10M-6GHzCele mai înalte două canale.160MHzLățime de bandă. În acest sistem

FlashExistăFPGA bitDosare, după pornirebitÎncărcat automat înFPGAîn mijloc,FPGADisponibil de transmitereSFP+Datele șiAD/DAFuncția datelor. PC Software prinSFP+Configurarea interfațeiFPGAParametrii necesari pentru a faceFPGAPoate transmite semnale de frecvență radio pentru o anumită rată de eșantionare și frecvență, un altSFP+Interfața poate fi trimisăIQSemnalul. Software-ul de pe computer necesită instalarea unor drivere și aplicații specifice pentru a realiza operațiunile din partea software-ului.

Tabelul2 X310Descriere interfață