Entrada/Saída

Entrada de tensão DC

12

V

Consumo de energia

45

W

Parâmetros de conversão do módulo

ADCTaxa de amostragem(Máximo)

200

MS/s

ADCResolução

14

bits

DACTaxa de amostragem

800

MS/s

DACResolução

16

bits

Velocidade máxima com o host(16b)

200

MS/s

Precisão da vibração

2.5

ppm

Não bloqueadoGPSDOPrecisão

20

ppb

1

JTAG

USB-B

FPGAInterface de depuração

2

RF A

SMA

Transmissão de sinais de radiofrequência

3

RF B

SMA

Transmissão de sinais de radiofrequência

4

AUX I/O

D-SUB

12bit GPIO

5

1G/10G ETH

SFP+

Transmissão por Ethernet ouAuroraDados

6

REF OUT

Solução técnica de plataforma de simulador de ambiente eletromagnético sem fio completa

1．Contexto e significado

No futuro confronto moderno, o confronto eletrônico, especialmente a capacidade de comunicação e radar, desempenhará um papel fundamental na ofensiva estratégica. Construir um simulador de ambiente eletromagnético de campo de batalha é importante para melhorar a resistência eletrônica do futuro, especificamente, incluindo os seguintes três aspectos:

Gráfico1 Esquema do complexo ambiente eletromagnético no campo de batalha

1）Fornece uma plataforma de avaliação de desempenho e validação rápida para estudos de algoritmos tecnológicos críticos de aprendizagem de percepção do ambiente eletromagnético

Equipamentos de comunicação ou combate em ambientes eletromagnéticos complexos requerem a percepção ambiental para obter informações sobre o estado do espectro, sintetizar mapas de estado de utilização do espectro atual e extrair informações como características de canal e características de interferência através do raciocínio aprendizado. Nos últimos anos, o uso de métodos de aprendizagem de máquina, como redes neurais profundas, tornou-se um meio importante para a percepção espectral, extraindo informações do ambiente eletromagnético. No entanto, verificar rapidamente a validade e confiabilidade de algoritmos tecnológicos críticos em ambientes complexos orientados para uma variedade de realidades ainda não é um meio eficaz. Em torno desse objetivo, é proposto construir um simulador de ambiente eletromagnético de campo de batalha que fornece uma simulação de canal sem fio em tempo real de cenários complexos, fornecendo uma plataforma de avaliação de desempenho e validação rápida para estudos de algoritmos técnicos críticos para a aprendizagem da percepção do ambiente eletromagnético.

2） Fornecer uma plataforma de validação e avaliação para pesquisas de tecnologia de comunicação auto-organizadas orientadas para ambientes de campo de batalha

EmAmbiente eletromagnético complexoAdaptação ambiental em tempo real de acordo com o ambiente eletromagnético/A comunicação auto-organizada, que garante objetivos de comunicação locais, como reconhecimento eletrônico e coordenação operacional, é importante para o acesso ao direito à informação. Atualmente, a auto-organização para ambientes complexos/A tecnologia de comunicação adaptativa é desenvolvida em torno de objetivos como a criação de ligações auto-organizadas, seleção de frequência, adaptação de ligações e comunicação anti-interferência, mas seus meios de validação são predominantemente baseados em simulações por computador ou ambientes ideais. Construir um simulador de ambiente eletromagnético de campo de batalha pode fornecer um ambiente de simulação eletromagnética complexa orientada para o campo de batalha para a investigação de tecnologias de comunicação auto-organizadas para validação e avaliação técnicas mais eficientes.

3）Plataforma de treino simulada para confronto eletrônico em ambientes reais de campo de batalha

Para atender às necessidades de adaptação a ambientes de confronto complexos, as comunicações militares precisam ter a capacidade de perceber o estado ambiental, aprender estratégias de confronto e reconstruir parâmetros de comunicação. Tomando a guerra conjunta de vários tipos como exemplo, a aeronave da Força Aérea, os navios da Marinha e os elementos da plataforma de combate, como ilhas e mísseis da Força de Foquetes, precisam interagir com vários tipos de informações, como texto, voz, imagens e vídeos, através da transmissão sem fio, ao mesmo tempo em que enfrentam ameaças graves como interferência inimiga, ataques e interceptação. Obter informações sobre o estado do espectro através da percepção ambiental, obter características e regras como interferências inimigas através do raciocínio de aprendizagem, reconfigurar os parâmetros de comunicação inteligentemente através da combinação de resultados de percepção e aprendizagem para evitar interferências, defesa ativa e comunicação adaptável e robusta. Construir um simulador de ambiente eletromagnético de campo de batalha para fornecer uma plataforma de simulação de exercícios para confrontos eletrônicos.

2． Principais tarefas e funções

2.1 Principais missões

Simulador de ambiente eletromagnético de campo de batalha, conectando vários dispositivos de rádio, fornecendo64Transceiver e fornecer uma simulação em tempo real do complexo ambiente de canal sem fio no campo de batalha, com as principais missões e funções2mostrado. Especificamente, incluem as seguintes seções: Visualização da configuração do ambiente eletromagnético, RF e módulos/Seção de conversão de modelo digital, seção de canal de banda base digital totalmente conectada.

2.2 Radiofrequências e módulos/Parte de conversão de modelo numérico

Radiofrequências e módulos/A seção de conversão de modelo digital conecta a seção de RF com o canal de banda-base digital totalmente conectado e é configurada básicamente através da configuração visual do ambiente eletromagnético e da interface de exibição. Na entrada do emulador, receber o sinal de RF do dispositivo sem fio, após a conversão de baixa frequência e analógica, após o processamento de média frequência digital, obter o sinal de banda base digital e entrar na seção do canal de banda base digital totalmente conectado. Depois de conectar totalmente o sinal de banda base digital da parte do canal da banda base digital, após o processamento de média frequência digital, conversão de modelo digital e conversão de frequência superior, o sinal de rádio-frequência de saída é enviado para o dispositivo sem fio.

2.3 Seção de canal digital totalmente conectada

Com base nos parâmetros de configuração da interface de visualização e configuração do ambiente eletromagnético, a simulação de canais digitais totalmente conectados de múltiplas entradas e saídas é possível, isto é, cada sinal de entrada passa por canais independentes ou relacionados para chegar a cada saída. Cada canal de entrada a saída pode ser configurado de forma independente e realizar características de canal como declínio multicanal, latência de propagação, desvio Doppler, etc.

2.4 Visualizar a configuração do ambiente eletromagnético e exibir a seção da interface

Esta seção inclui as seguintes funcionalidades:

1) Configure o número de conexões para o dispositivo sem fio, a frequência de trabalho do simulador, a largura de banda de trabalho e o número de canais ocupados por dispositivo sem fio.

2) Visualize a configuração do ambiente de canal, configure cenários de canal sem fio e inclua informações de localização de cada usuário, exibição em tempo real de informações de movimento e, com base nessas informações, genere coeficientes de canal multicanal em tempo real e envie-os para a seção de canal digital totalmente conectada.

3) Mostra todos os canais e o espectro em tempo real de um dado canal de recepção.

3． Composição e instruções do hardware do sistema

3.1 Visão geral da composição do equipamento

Composição de hardware da plataforma de simulador de ambiente eletromagnético sem fio completa3Mostrado:

Radiofrequências e módulos/Parte de conversão numérica deUSRP X310+ UBXComposição da sub-placa. Para acessar o dispositivo de RF do usuário e implementarA/D、D/AConversão, conversão digital para cima e para baixo e comunicação com partes da rede de fluxo de dados.

O canal digital totalmente conectado é composto por quatro unidades de processamento de sinais digitais de alta velocidade. O dispositivo permite a transmissão de dados de banda-base e a simulação de operações de matriz de canal. interação com a parte de processamento de sinais de radiofrequência eFPGAinteração de dados.

Visualizar a configuração do ambiente eletromagnético com uma interface de exibição parcialmente composta por umX86DuploCPUComposição do servidor. Realizar monitoramento de todas as partes do sistema, transmissão de parâmetros de cena de batalha e outros conteúdos.

A rede de distribuição de relógios é composta por distribuidores de relógios. Gerar10MHzrelógio ePPSsinais, realizaçãoX310Sincronização de relógios com placas de processamento de sinais digitais de alta velocidade.

A comunicação de rede do sistema é composta por um switch gigabit.

Implementar o monitoramento do servidor dos componentes, a transmissão de dados e a comunicação de dados entre os componentes.

Como ilustrado3.1mostrado,32EstaçãoUSRP、4Simuladores de canais compostos como unidades de processamento de sinais digitais de alta velocidade e servidores,32umUSRPSimulador de canal de acesso do usuário, ambos atravésSMACabo conectado diretamente. Um servidor para o controleUSRPe unidade de processamento de sinal digital de alta velocidade, e é responsável pelo armazenamento e transmissão de coeficientes de filtro para a unidade de processamento de sinal digital de alta velocidade. A interface de comunicação entre dispositivos é10GEEthernet, adoçãoUDPProtocolo para configurar um10GEOs interruptores permitem a comunicação mútua.

Processo de trabalho para que o usuário passe dados de radiofrequênciaSMATransferência de cabos para o simuladorUSRPE depois foiUSRPO sinal de banda-base restaurado é transferido para a unidade de processamento de sinal digital de alta velocidade64x64 FIRApós o cálculo da matriz do filtro, os dados sãoUSRPReceber de volta e através de radiofrequênciaSMAA interface é transferida de volta ao usuário.

3.2 Composição do hardware

3.2.1 USRP X310Descrição

USRP X310Como dispositivo central de processamento de sinais de média frequência, primeiro é responsável pela recepção de sinais de banda base da parte de moldagem de feixe, transformando a frequência do sinal de banda base em sinais de rádio-frequência; O segundo é receber o sinal de rádio-frequência e converter a frequência sob o sinal de rádio-frequência em sinal de banda base para a parte de moldagem de feixe de back-end.

Tabela1 USRP X310Descrição dos parâmetros principais

O dispositivo é composto principalmente por placas-mãe de banda base e sub-placas de radiofrequência. Adoção da placa-mãe de banda baseXilinx KintexSérieFPGAeDDR3、Flash、JTAGrelógio e relógio de referência,PPSComposição de entrada e saída do sinal. Subplaca de radiofrequênciaUBXImplementação de sub-placa2x2padrões, incluindoAD/DAcircuito frontal de radiofrequência.UBXA frequência de trabalho da placa é10M-6GHzOs dois canais mais altos.160MHzLargura de banda. Neste sistema

FlashExisteFPGA bitArquivos, depois de ligarbitCarregado automaticamente paraFPGAno meio,FPGADisponível para recepçãoSFP+Dados eAD/DAFunções de dados. Software de computador superior porSFP+Configuração da interfaceFPGAOs parâmetros relevantes permitemFPGApode transmitir sinais de radiofrequência para taxas de amostragem específicas e pontos de frequência, outroSFP+A interface pode ser enviadaIQO sinal. O software local requer a instalação de drivers e aplicativos específicos para realizar operações do lado do software.

Tabela2 X310Descrição da interface