Entrée/Sortie

Entrée de tension DC

12

V

Consommation de puissance

45

W

Paramètres du module de conversion

ADCTaux d'échantillonnage(Max) et

200

MS/s

ADCRésolution

14

bits

DACTaux d'échantillonnage

800

MS/s

DACRésolution

16

bits

Taux maximum avec l'hôte(16b)

200

MS/s

Précision de vibration

2.5

ppm

Non verrouilléGPSDOPrécision

20

ppb

1

JTAG

USB-B

FPGAInterface de débogage

2

RF A

SMA

Réception et réception de signaux RF

3

RF B

SMA

Réception et réception de signaux RF

4

AUX I/O

D-SUB

12bit GPIO

5

1G/10G ETH

SFP+

Transmission Ethernet ouAuroraDonnées

6

REF OUT

Schéma technique de plate - forme de simulateur d'environnement électromagnétique sans fil de type passe - partout

1.Contexte et signification

Dans la future confrontation modernisée, la confrontation électronique, en particulier la capacité de communication et de radar, jouera un rôle clé dans l'attaque stratégique et la défense. La construction d'un simulateur d'environnement électromagnétique de champ de bataille, d'une grande importance pour l'amélioration des capacités futures de contre - mesures électroniques, comprend en particulier les trois aspects suivants:

Figure1 Schéma de l'environnement électromagnétique complexe du champ de bataille

1)Plate - forme d'évaluation des performances et de validation rapide pour l'apprentissage de la perception de l'environnement électromagnétique technologies clés recherche algorithmique

Équipement de communication ou de combat dans un environnement électromagnétique complexe, nécessitant une perception de l'environnement pour obtenir des informations sur l'état du spectre, synthétiser le spectre actuel de l'état d'utilisation du spectre et, par l'apprentissage du raisonnement, extraire des informations telles que les caractéristiques du canal et les caractéristiques des interférences. Ces dernières années, l'utilisation de méthodes d'apprentissage automatique telles que les réseaux neuronaux profonds est devenue un moyen important de percevoir le spectre, d'extraire des informations sur l'environnement électromagnétique perçu. Cependant, il n'existe actuellement aucun moyen efficace de vérifier rapidement la validité et la fiabilité des algorithmes techniques clés dans des environnements complexes orientés vers une variété de réalités. Autour de cet objectif, il est proposé de construire un simulateur d'environnement électromagnétique de champ de bataille, fournissant une simulation de canal radio en temps réel de scénarios complexes, fournissant une plate - forme d'évaluation des performances et de validation rapide pour la recherche d'algorithmes techniques clés d'apprentissage de la perception de l'environnement électromagnétique.

2) Fournir une plate - forme de validation et d'évaluation pour la recherche en technologies de communication ad hoc dans un environnement orienté champ de bataille

DansEnvironnement électromagnétique complexeIn, adaptation environnementale en temps réel selon l'environnement électromagnétique/Les communications auto - organisées, qui garantissent des objectifs de communication locaux tels que la reconnaissance électronique, la coordination opérationnelle, etc., sont importantes pour le droit à l'information. Actuellement, l'auto - organisation orientée vers des environnements complexes/La technologie de communication adaptative s'articule autour d'objectifs tels que l'établissement de liens ad hoc, la sélection de fréquences, l'adaptation de liens, la communication anti - interférence, mais ses moyens de vérification sont dominés par la simulation informatique ou l'environnement idéal. Construire un simulateur d'environnement électromagnétique de champ de bataille peut fournir un environnement de simulation électromagnétique complexe orienté champ de bataille pour l'étude des technologies de communication auto - organisées, pour une validation et une évaluation plus efficaces de la technologie.

3)Fournir une plate - forme de simulation pour les confrontations électroniques dans un environnement de champ de bataille réel

Pour répondre à la nécessité de s'adapter à un environnement de confrontation complexe, les communications militaires doivent avoir des fonctions telles que la perception de l'état de l'environnement, l'apprentissage des stratégies de confrontation, la reconstruction des paramètres de communication, etc. Dans l'exemple d'une opération interarmées Multi - armées, l'interaction entre les avions de l'armée de l'air, les navires de la marine et divers éléments de la plate - forme de combat tels que les îles, les missiles de l'armée des fusées, etc. nécessite une transmission sans fil de texte, de voix, d'images, de vidéos et d'autres types d'informations, tout en faisant face à de graves menaces telles que les interférences ennemies, les attaques et les écoutes. Acquérir des informations sur l'état du spectre par la perception de l'environnement, obtenir des caractéristiques et des lois telles que les interférences ennemies par l'apprentissage du raisonnement, reconstruire intelligemment les paramètres de communication en combinant les résultats de la perception et de l'apprentissage pour obtenir une habileté à éviter les interférences, une défense proactive, une communication robuste adaptative. Construire un simulateur d'environnement électromagnétique de champ de bataille, qui peut fournir une plate - forme de simulation pour la confrontation électronique.

2. Principales tâches et fonctions

2.1 Tâches principales

Simulateur d'environnement électromagnétique de champ de bataille, connecter plusieurs appareils radio, fournir64Canal d'émission / réception qui fournit une simulation en temps réel de l'environnement de canal radio complexe du champ de bataille, dont les principales tâches et fonctions sont illustrées ci - dessous2Montré. Comprend notamment les sections suivantes: configuration visuelle de l'environnement électromagnétique, RF et module/Section de conversion numérique - analogique, Section de canal de bande de base numérique entièrement connectée.

2.2 RF et module/Section de conversion numérique - analogique

RF et module/La Section de conversion numérique - analogique relie la section RF au canal numérique en bande de base entièrement connecté et effectue une configuration de base avec l'interface d'affichage en visualisant la configuration de l'environnement électromagnétique. À l'entrée du simulateur, le signal RF provenant du dispositif sans fil est reçu, converti en fréquence descendante et analogique - numérique, traité en fréquence intermédiaire numérique pour donner un signal numérique en bande de base et entré dans la Section de canal numérique en bande de base entièrement connectée. Le signal numérique en bande de base après la connexion complète de la partie du canal numérique en bande de base, le traitement numérique en fréquence intermédiaire, la conversion numérique - analogique et la conversion ascendante, le signal RF de sortie, envoyé au dispositif sans fil.

2.3 Section de canal numérique entièrement connectée

Sur la base des paramètres de configuration de l'interface de configuration et d'affichage de l'environnement électromagnétique visuel, une simulation de canal numérique Multi - entrées Multi - sorties entièrement connectée est mise en oeuvre, c'est - à - dire que chaque signal d'entrée subit un canal indépendant ou associé pour atteindre chaque port de sortie. Chaque canal d'entrée à sortie peut être configuré indépendamment et mettre en oeuvre des caractéristiques de canal telles que l'évanouissement Multi - trajets, la temporisation de propagation, la polarisation Doppler, etc.

2.4 Section de configuration visuelle de l'environnement électromagnétique et interface d'affichage

Cette section comprend les fonctions suivantes:

1) Configurez le nombre de connexions de périphériques sans fil, les points de fréquence de fonctionnement du simulateur, la bande passante de fonctionnement, le nombre de canaux occupés par chaque périphérique sans fil, etc.

2) Visualisez la configuration de l'environnement du canal, configurez la scène du canal radio et incluez les informations de localisation de chaque utilisateur, l'affichage en temps réel des informations de mouvement et, à partir de ces informations, générez des coefficients de canal Multi - trajets en temps réel et envoyez - les à la Section de canal numérique entièrement connectée.

3) Affiche le spectre en temps réel de tous les canaux et d'un canal de réception donné.

3. Composition et description du matériel du système

3.1 Résumé de la composition de l'équipement

Composition matérielle de plate - forme de simulateur d'environnement électromagnétique sans fil de type passe - partout comme ci - dessous3Montré:

RF et module/Conversion numérique - analogique en partie parUSRP X310+ UBXComposition de la Sous - carte. Pour l'accès au dispositif radiofréquence de l'utilisateur, etA/D、D/AConversion, conversion numérique de fréquence vers le haut et vers le bas et communication avec les parties du réseau de flux de données.

La Section de canal numérique entièrement connectée se compose de quatre unités de traitement de signal numérique à grande vitesse. Le dispositif met en oeuvre des opérations matricielles de transmission de données en bande de base et de simulation de Canal. Comme l'interaction des données avec la partie traitement du Signal RF etFPGAInteractions de données entre eux.

Configuration visuelle de l'environnement électromagnétique avec interface d'affichage en partie par un ensemble haute performanceX86DoubleCPUComposition du serveur. Mettre en œuvre la surveillance des parties de ce système, la transmission des paramètres de la scène de champ de bataille, etc.

Le réseau de distribution d'horloge est constitué d'un répartiteur d'horloge. Produire10MHzHorloge etPPSSignal, mise en œuvreX310Synchronisation avec l'horloge de la carte de traitement du signal numérique haute vitesse.

La communication réseau du système se compose d'un commutateur Gigabit.

Permet la surveillance des composants par le serveur, le transfert de données et la communication de données entre les composants.

Comme sur la figure3.1Montré,32TableUSRP、4Unité de traitement de signal numérique haute vitesse et serveur, etc. composant le simulateur de canal,32UneUSRPPour simulateur de canal d'accès utilisateur, les deux passent parSMALe câble est connecté directement. Un serveur pour le contrôleUSRPEt l'unité de traitement du signal numérique à grande vitesse, et est responsable du stockage et de la transmission des coefficients de filtre à l'unité de traitement du signal numérique à grande vitesse. L'interface de communication inter - appareils est10GEEthernet, adoptéUDPProtocole, configurer un10GELes commutateurs permettent la communication mutuelle.

Processus de travail pour les utilisateurs de passer les données RFSMATransmission du câble au simulateurUSRP, puis êtreUSRPLe signal en bande de base réduit est transmis dans une unité de traitement de signal numérique à grande vitesse, après64x64 FIRAprès l'opération de matrice de filtre, les données sont à nouveau traitées par le mêmeUSRPReçu en retour et par radiofréquenceSMAL'interface est transmise à l'utilisateur.

3.2 Composition du hardware

3.2.1 USRP X310Description

USRP X310En tant que dispositif coeur de traitement du signal à fréquence intermédiaire, l'un est chargé de recevoir le signal en bande de base issu de la Section de formage de faisceau, de transformer le signal en bande de base en un signal radiofréquence à transmettre; Le second est de recevoir le signal radiofréquence et de transformer le signal radiofréquence sous - transformée en un signal en bande de base à la Section de moulage de faisceau arrière.

Tableau1 USRP X310Description des principaux paramètres

Le dispositif se compose principalement d'une carte mère en bande de base et d'une sous - carte RF. Bande de base carte mère adopteXilinx KintexSérieFPGA, etDDR3、Flash、JTAGHorloges et horloges de référence,PPSComposition d'entrée - sortie de signal. La Sous - carte RF est composée deUBXMise en œuvre de la Sous - carte2x2Modes, y comprisAD/DA, RF Circuit frontal, etc. composition.UBXLa fréquence de fonctionnement de la Sous - carte est10M-6GHz, les deux canaux les plus élevés160MHzBande passante. Dans ce système

FlashÊtre dansFPGA bitFichier, après mise sous tensionbitChargé automatiquement dansFPGADans,FPGAAvoir reçu et reçuSFP+Données etAD/DAFonctions de données. Logiciel de machine supérieure parSFP+Configuration de l'interfaceFPGAParamètres associés, tels queFPGAPeut émettre et émettre un signal RF à une fréquence et un point d'échantillonnage spécifiques, un autreSFP+Interface pour recevoir et recevoirIQLe signal. Le logiciel d'installation nécessite l'installation de pilotes et d'applications spécifiques pour les opérations côté logiciel.

Tableau2 X310Description de l'interface