invoer/Uitgang

Ingang gelijkstroomspanning

12

V

Energieverbruik

45

W

Converteren van module parameters

ADCSamplingssnelheid(Maximaal)

200

MS/s

ADCResolutie

14

bits

DACSamplingssnelheid

800

MS/s

DACResolutie

16

bits

Maximale snelheid met de host(16b)

200

MS/s

Vibratie nauwkeurigheid

2.5

ppm

Niet vergrendeldGPSDONauwkeurigheid

20

ppb

1

JTAG

USB-B

FPGADebug interface

2

RF A

SMA

Radiofrequentie signaal

3

RF B

SMA

Radiofrequentie signaal

4

AUX I/O

D-SUB

12bit GPIO

5

1G/10G ETH

SFP+

Overdracht via Ethernet ofAuroraGegevens

6

REF OUT

Volledige technologische oplossing voor draadloze elektromagnetische omgevingssimulator

1．Achtergrond en betekenis

In de toekomst van de moderne confrontatie zal elektronische confrontatie, in het bijzonder de elektronische confrontatiecapaciteit van communicatie en radar, een sleutelrol spelen in de strategische offensieve verdediging. Het bouwen van een elektromagnetische omgevingssimulator op het slagveld is van groot belang voor het verbeteren van de toekomstige elektronische weerstand, met name op de volgende drie gebieden:

Grafiek1 Schema van een complexe elektromagnetische omgeving op het slagveld

1）Platform voor prestatiebeoordeling en snelle validatie voor onderzoek naar algoritmes van kritieke technologieën voor elektromagnetische omgevingsverwachting

Communicatie- of oorlogsapparatuur in complexe elektromagnetische omgevingen vereist omgevingsverwachting om spectrumstatusinformatie te verkrijgen, een kaart van de huidige spectrumstatus te synthetiseren en informatie te extraheren zoals kanalen en interferentiekenmerken door te leren redeneren. De afgelopen jaren is het gebruik van machine learning-methoden zoals diepe neurale netwerken een belangrijk middel geworden voor spectrale waarneming en het extraheren van waargenomen elektromagnetische omgevingsinformatie. Echter, in een verscheidenheid van echte complexe omgevingen, is het snel verifiëren van de geldigheid en betrouwbaarheid van belangrijke technologische algoritmes nog geen effectief middel. Om dit doel is het voorgesteld om een ​​elektromagnetische omgevingssimulator op het slagveld te bouwen die een real-time draadloze kanaalsimulatie van complexe scenario's biedt en een platform voor prestatiebeoordeling en snelle validatie biedt voor het leren van kritieke technologische algoritmen voor de perceptie van de elektromagnetische omgeving.

2） Validatie- en evaluatieplatform voor zelforganiserend onderzoek naar communicatietechnologie in slagveldomgevingen

inComplexe elektromagnetische omgevingMidden, real-time omgeving aanpassing aan de elektromagnetische omgeving/Zelforganisatie van communicatie, waarborging voor lokale communicatiedoelen zoals elektronische verkenning en coördinatie van de oorlog, is van groot belang voor het recht op informatie. Tegenwoordig is zelforganisatie gericht op complexe omgevingen/Adaptieve communicatietechnologie draait rond doelstellingen zoals zelforganiserende koppelingen, frequentiekeuze, koppelingsadaptie en anti-interferentiecommunicatie, maar de verificatiemiddelen zijn voornamelijk gebaseerd op computersimulatie of de ideale omgeving. Het bouwen van een elektromagnetische omgevingssimulator voor het slagveld kan een complexe elektromagnetische simulatieomgeving bieden die gericht is op het slagveld voor het onderzoek naar zelforganiserende communicatietechnologie, voor effectievere technische validatie en evaluatie.

3）Een simulatief oefenplatform voor elektronische confrontatie in echte slagveldomgevingen

Om te voldoen aan de behoeften om zich aan te passen aan complexe confrontatieomgevingen, moet militaire communicatie beschikken over functies zoals het waarnemen van de omgevingsstatus, het leren van confrontatiestrategieën en het herstructureren van communicatieparameters. Neem als voorbeeld meerdere soorten gecombineerde oorlogen, moeten vliegtuigen van de luchtmacht, schepen van de marine en verschillende oorlogsplatform-elementen zoals eilanden en raketten van de rakettenmacht via draadloze overdracht verschillende informatie zoals tekst, stem, afbeeldingen en video's interageren, terwijl ze worden geconfronteerd met ernstige bedreigingen zoals vijandelijke interferentie, aanvallen en afluisteren. Verkrijg informatie over de spectrumstatus door middel van omgevingsverwachting, verkrijg kenmerken en regels zoals vijandelijke interferentie door middel van leerredenering, en herstructureer intelligent communicatieparameters door de combinatie van perceptie en leerresultaten om verstoringen te vermijden, proactieve verdediging en adaptieve en robuuste communicatie te bereiken. Bouw een elektromagnetische omgevingssimulator op het slagveld om een ​​simulatief oefenplatform voor elektronische confrontatie te bieden.

2． Belangrijkste taken en functies

2.1 Belangrijkste taak

Elektromagnetische omgevingssimulator op het slagveld, die meerdere radioapparaten verbindt, biedt64Transceiver-en-ontvangerkanaal voor real-time simulaties van complexe draadloze kanaalomgevingen op het slagveld, met de belangrijkste missies en functies op de afbeelding2aangetoond. Specifiek omvatten de volgende delen: visualisatie van de configuratie van de elektromagnetische omgeving, radiofrequentie en modulaire/Digitale transformatie gedeelte, volledig verbonden digitale basisband kanaal gedeelte.

2.2 Radiofrequentie en Modulariteit/Numerale conversie deel

Radiofrequentie en Modulariteit/De digitale modus-conversie-sectie verbindt de radiofrequentie-sectie met het volledig aangesloten digitale basiskanaal en is basisconfigureerd door een visualiseerde elektromagnetische omgevingsconfiguratie en een weergave-interface. Aan de ingang van de simulator ontvangt u het radiofrequentiesignaal van het draadloze apparaat, na de omzetting van de onderfrequentie en de analoge conversie, na de verwerking van de digitale middelfrequentie, krijgt u het digitale basisbandsignaal en voert u het volledig verbonden digitale basisbandskanaal. Na volledige verbinding van het digitale basisbandsignaal met het digitale basisbandsignaal, na digitale middelfrequentiebewerking, digitale modelconversie en bovenfrequentie, wordt het radiofrequentiesignaal uitgevoerd en naar het draadloze apparaat verzonden.

2.3 Volledig verbonden digitaal kanaal gedeelte

Op basis van de configuratieparameters van de visualisatie van de configuratie van de elektromagnetische omgeving en de weergave van de interface, wordt een volledig verbonden digitale kanaalsimulatie met meerdere ingangen met meerdere uitgangen bereikt, dat wil zeggen dat elk ingangssignaal een onafhankelijk of gerelateerd kanaal doormaakt om elke uitgang te bereiken. Elk kanaal van input tot output kan onafhankelijk worden geconfigureerd en kan kanalen zoals multipathal afval, verspreidingsverlatering, Doppler-afwijking realiseren.

2.4 Configuratie van de elektromagnetische omgeving visualiseren en delen van de weergave interface

Deze sectie bevat de volgende functies:

1) Configureer het aantal verbindingen van het draadloze apparaat, de werkfrequentie van de simulator, de bandbreedte van het werk, het aantal kanalen dat elk draadloos apparaat gebruikt, enz.

2) Visualiseer kanaalomgevingsconfiguraties, configureer draadloze kanaalscenarieën en bevat locatiegegevens voor elke gebruiker, realtime weergave van bewegingsinformatie, en genereer multichannel-coëfficiënten in realtime op basis van deze informatie en stuur ze naar de volledig verbonden digitale kanaalsectie.

3) Toont alle kanalen en het realtime spectrum van een gegeven ontvangst kanaal.

3． Hardwaresamenstelling en beschrijving van het systeem

3.1 Overzicht van de samenstelling van de apparatuur

Volledige draadloze elektromagnetische omgevingssimulator Platform Hardware samenstelling als volgt3Aantoond:

Radiofrequentie en Modulariteit/De numerieke conversie wordt gedeeltelijkUSRP X310+ UBXSubboard samengesteld. Gebruikt om toegang te krijgen tot radiofrequentie-apparaten van gebruikers en het implementeren vanA/D、D/AConversie, digitale omhoog en neer frequentie en communicatie met het gedeelte van het netwerk van de datastroom.

Het volledig verbonden digitale kanaaldeel bestaat uit vier hogesnelheid digitale signaalverwerkingseinheden. Apparatuur voor de overdracht van basisbandgegevens en de matrixberekening van kanaalsimulaties. zoals de interactie met de radiofrequentie signaalverwerking enFPGAInteractie tussen gegevens.

Visualisatie van de elektromagnetische omgeving met een weergave interface gedeeltelijk gemaakt van een hoge prestatiesX86DubbeleCPUServers samengesteld. Implementeren van de bewaking van verschillende delen van het systeem, de overdracht van de parameters van de slagveldscènes en andere inhoud.

Het distributienetwerk bestaat uit een klok-distributor. Genereren10MHzDe klok enPPSSignalen, realisatieX310Synchronisatie met de klok van een hogesnelheid digitale signaalverwerkingsplaat.

De netwerkcommunicatie bestaat uit een Gigabit-switch.

Implementeert de bewaking van de servers op de componenten, de gegevensoverdracht en de gegevenscommunicatie tussen de componenten.

Zoals afbeelding3.1aangetoond,32StageUSRP、4De hoge snelheid digitale signaalverwerkingsenheden en servers, zoals de samengestelde kanaalsimulatoren,32eenUSRPVoor gebruikers toegang kanaal simulator, beide doorSMADe kabel is direct verbonden. Een server voor controleUSRPen hoge snelheid digitale signaalverwerkingsenheid, en verantwoordelijk voor het opslaan en de overdracht van de filtercoëfficiënt naar de hoge snelheid digitale signaalverwerkingsenheid. De communicatie tussen apparaten is10GEEthernet, gebruikUDPProtocol, het configureren van een10GEDe switch zorgt voor onderlinge communicatie.

Werkproces voor gebruikers om radiofrequentiegegevens door te voerenSMAKabeloverdracht naar de simulatorUSRPVervolgens werdUSRPHet herstelde basisbandsignaal wordt overgedragen naar een hoge snelheid digitale signaalverwerkingseinheid, na64x64 FIRNa het berekenen van de filtermatrix worden de gegevens weerUSRPOntvang terug en via de radiofrequentieSMADe interface wordt teruggestuurd naar de gebruiker.

3.2 Hardwaresamenstelling

3.2.1 USRP X310Beschrijving

USRP X310Als kernapparaat voor de verwerking van middelfrequente signalen is het eerst verantwoordelijk voor het ontvangen van het basisbandsignaal van het stroomvormingsdeel en het omzetten van de frequentie van het basisbandsignaal naar het radiofrequentiesignaal; De tweede is het ontvangen van het radiofrequentiesignaal en het omzetten van de frequentie onder het radiofrequentiesignaal naar het basisbandsignaal om het back-end straalmodel te sturen.

Tabel1 USRP X310Belangrijkste parameterbeschrijving

Het apparaat bestaat voornamelijk uit een basisband moederbord en een radiofrequentie-subbord. Basisband moederbordXilinx KintexserieFPGAenDDR3、Flash、JTAGklokken en referentieklokken,PPSSignaal input output samenstelling. Radiofrequentie sub-plaat vanUBXSubboard implementatie2x2De modellen, waaronderAD/DAradiofrequentie front-end circuits, enz.UBXDe werkfrequentie van het onderbord is10M-6GHzTwee kanalen hoogst.160MHzBandbreedte. In dit systeem

FlashBestaanFPGA bitDocumenten, na het oplossenbitAutomatisch geladen naarFPGAMidden,FPGABeschikbaar voor ontvangstSFP+Gegevens enAD/DAgegevensfuncties. De computer software doorSFP+Interface configuratieFPGAParameters waardoorFPGAkan radiofrequentie signalen van specifieke sampling rate en frequentie, een andereSFP+De interface kan worden verzondenIQHet signaal. De desktop-software vereist de installatie van specifieke stuurprogramma's en applicatiesoftware om softwarekant te kunnen werken.

Tabel2 X310Beschrijving van de interface