ورودی/خروجی

ورودی ولتاژ DC

12

V

مصرف انرژی

45

W

تبدیل پارامترهای ماژول

ADCسرعت نمونه گیری(حداکثر)

200

MS/s

ADCوضوح

14

bits

DACسرعت نمونه گیری

800

MS/s

DACوضوح

16

bits

حداکثر سرعت میزبان(16b)

200

MS/s

دقت ارتعاش

2.5

ppm

قفل نشدهGPSDOدقت

20

ppb

1

JTAG

USB-B

FPGAرابط اشکال‌یابی

2

RF A

SMA

فرکانس رادیویی سیگنال

3

RF B

SMA

فرکانس رادیویی سیگنال

4

AUX I/O

D-SUB

12bit GPIO

5

1G/10G ETH

SFP+

انتقال اترنت یاAuroraداده ها

6

REF OUT

برنامه فناوری پلتفرم شبیه ساز محیط الکترومغناطیسی بی سیم کامل

1．زمینه و معنی

در مقابله های مدرن آینده، مقابله های الکترونیکی، به ویژه ارتباطات و رادار، نقش کلیدی در دفاع استراتژیک خواهد داشت. ساخت شبیه ساز محیط الکترومغناطیسی میدان جنگ برای بهبود قابلیت مقاومت الکترونیکی آینده مهم است، به طور خاص شامل سه جنبه زیر:

نمودار1 نقشه محیط الکترومغناطیسی پیچیده میدان جنگ

1）ارائه یک پلتفرم برای ارزیابی عملکرد و تایید سریع برای مطالعات الگوریتم های فن آوری کلیدی یادگیری درک محیط الکترومغناطیسی

تجهیزات ارتباطی یا جنگی در محیط های الکترومغناطیسی پیچیده نیاز به درک محیط زیست برای بدست آوردن اطلاعات وضعیت طیف، ترکیب نمودار وضعیت استفاده از طیف فعلی و استخراج اطلاعات مانند ویژگی های کانال و ویژگی های مداخله از طریق یادگیری استدلال دارند. در سال های اخیر، استفاده از روش های یادگیری ماشین مانند شبکه های عصبی عمیق به یک ابزار مهم برای درک طیف و استخراج اطلاعات محیط الکترومغناطیسی تبدیل شده است. با این حال، تایید سریع اعتبار و قابلیت اطمینان الگوریتم های فناوری کلیدی در محیط های پیچیده و واقعی در حال حاضر ابزاری موثر نیست. در اطراف این هدف، یک شبیه ساز محیط الکترومغناطیسی میدان جنگ ساخته می شود که شبیه سازی کانال های بی سیم در زمان واقعی سناریوهای پیچیده را ارائه می دهد و یک پلتفرم برای ارزیابی عملکرد و تایید سریع برای یادگیری الگوریتم های فن آوری کلیدی درک محیط الکترومغناطیسی را فراهم می کند.

2） ارائه یک پلتفرم تایید و ارزیابی برای تحقیقات فناوری ارتباطات خود سازماندهی شده در محیط های جنگ گرا

درمحیط الکترومغناطیسی پیچیدهسازگاری با محیط الکترومغناطیسی در زمان واقعی/ارتباطات خود سازماندهی، تضمین اهداف ارتباطات محلی مانند جاسوسی الکترونیکی، هماهنگی عملیاتی، برای حق دسترسی به اطلاعات اهمیت مهمی دارد. در حال حاضر، خود سازماندهی در محیط های پیچیده/تکنولوژی ارتباطات انطباق پذیر در اطراف اهداف مانند ایجاد لینک های خود سازماندهی، انتخاب فرکانس، انطباق لینک، ارتباطات ضد اختلال، اما ابزار تأیید آن در شبیه سازی کامپیوتری یا محیط ایده آل است. ساخت شبیه ساز محیط الکترومغناطیسی میدان جنگ می تواند یک محیط شبیه سازی الکترومغناطیسی پیچیده ای را برای تحقیق در فناوری های ارتباطات خود سازماندهی فراهم کند تا تایید و ارزیابی فنی موثر تر را انجام دهد.

3）ارائه یک پلتفرم تمرین شبیه سازی برای مبارزات الکترونیکی در محیط های واقعی میدان جنگ

برای برآورده کردن نیازهای سازگار با محیط های پیچیده مقابله، ارتباطات نظامی نیاز به قابلیت های تشخیص وضعیت محیط، یادگیری استراتژی های مقابله و بازسازی پارامترهای ارتباطی دارند. به عنوان مثال در جنگ های مشترک چند سرباز، بین هواپیماهای نیروی هوایی، کشتی های نیروی دریایی و عناصر مختلف پلتفرم های جنگی مانند جزایر، موشک های نیروی موشکی نیاز به تعامل متن، صدا، تصاویر، ویدیو و موارد مختلف از طریق انتقال بی سیم دارد، در حالی که با تهدیدات جدی مانند مداخله، حمله و گوش دادن دشمن روبرو می شود. به دست آوردن اطلاعات وضعیت طیف از طریق درک محیط زیست، به دست آوردن ویژگی ها و قوانین مانند مداخله دشمن از طریق استدلال یادگیری، بازسازی هوشمند پارامترهای ارتباطی از طریق ترکیب درک و یادگیری نتایج برای دستیابی به مهارت در جلوگیری از مداخله، دفاع فعال، ارتباطات انطباقی و قوی. ساخت شبیه ساز محیط الکترومغناطیسی میدان جنگ، می تواند یک پلتفرم تمرین شبیه سازی برای مقابله الکترونیکی را فراهم کند.

2． وظایف و عملکردهای اصلی

2.1 وظایف اصلی

شبیه ساز محیط الکترومغناطیسی میدان جنگ، اتصال چندین دستگاه رادیویی، ارائه64شبیه سازی زمان واقعی محیط پیچیده کانال های بی سیم در میدان جنگ را فراهم می کند، وظایف اصلی و عملکرد آن در تصویر نشان داده شده است.2نشان داده شده است. به طور خاص شامل بخش های زیر: تجسم بخش پیکربندی محیط الکترومغناطیسی، فرکانس رادیویی و مدل/بخش تبدیل مدل دیجیتال، بخش کانال باند پایه دیجیتال کاملا متصل شده است.

2.2 فرکانس رادیویی و مدل/بخش تبدیل مدل

فرکانس رادیویی و مدل/بخش تبدیل مدل دیجیتال بخش فرکانس رادیویی را به کانال های باند پایه دیجیتال متصل می کند و از طریق پیکربندی محیط الکترومغناطیسی تجسم و رابط نمایش پیکربندی اساسی می شود. در ورودی شبیه ساز، سیگنال فرکانس رادیویی از دستگاه های بی سیم را دریافت می کند، پس از فرکانس پایین و تبدیل آنالوگ، پس از پردازش فرکانس متوسط دیجیتال، سیگنال باند پایه دیجیتال را دریافت می کند و به بخش کانال باند پایه دیجیتال کاملا متصل می شود. پس از اتصال کامل به بخش کانال باند پایه دیجیتال، سیگنال باند پایه دیجیتال، پس از پردازش فرکانس متوسط دیجیتال، تبدیل مدل دیجیتال و فرکانس بالا، سیگنال فرکانس رادیویی خروجی، ارسال به دستگاه های بی سیم.

2.3 کانال های دیجیتال کاملا متصل

بر اساس پارامترهای پیکربندی تجسم محیط الکترومغناطیسی و رابط نمایش، انالوگ کانال های دیجیتال چند ورودی چند خروجی کاملا متصل می شود، یعنی هر سیگنال ورودی از طریق کانال های مستقل یا مرتبط به هر خروجی می رسد. هر کانال از ورودی به خروجی می تواند به طور مستقل پیکربندی شود و ویژگی های کانال مانند کاهش چند مسیری، تاخیر در انتشار و انحراف فرکانس دوپلر را به دست آورد.

2.4 تجسم پیکربندی محیط الکترومغناطیسی و بخش های رابط نمایش

این بخش شامل ویژگی های زیر است:

1) تعداد اتصالات دستگاه های بی سیم، فرکانس کار شبیه ساز، پهنای باند کار، تعداد کانال های اشغال شده توسط هر دستگاه بی سیم و غیره را تنظیم کنید.

2) پیکربندی محیط کانال را تجسم کنید، سناریوی کانال بی سیم را پیکربندی کنید و شامل اطلاعات مکان هر کاربر، نمایش در زمان واقعی اطلاعات حرکتی و تولید ضریب کانال چند خطی در زمان واقعی بر اساس این اطلاعات و ارسال آن به بخش کانال دیجیتال کاملا متصل شود.

3) نمایش تمام کانال ها و طیف زمان واقعی کانال های دریافت داده شده.

3． ترکیب و توضیحات سخت افزار سیستم

3.1 خلاصه تجهیزات

ترکیب سخت افزاری پلتفرم شبیه ساز محیط الکترومغناطیسی بی سیم کامل در تصویر زیر3نمایش داده شده:

فرکانس رادیویی و مدل/تبدیل بخشی ازUSRP X310+ UBXساختار زیر. برای دسترسی به دستگاه های رادیوفرکانس کاربر و اجرایA/D、D/Aتبدیل، فرکانس بالا و پایین دیجیتال و ارتباطات با بخش های شبکه جریان داده.

بخش کانال دیجیتال کاملا متصل از چهار واحد پردازش سیگنال دیجیتال با سرعت بالا تشکیل شده است. دستگاه عملیات ماتریس انتقال داده های باند پایه و شبیه سازی کانال را اجرا می کند. همکاری داده ها با بخش های پردازش سیگنال فرکانس رادیویی وFPGAتعامل بین داده ها

تجسم پیکربندی محیط الکترومغناطیسی و نمایش رابط بخشی از یک دستگاه با عملکرد بالاX86دوگانهCPUتشکیل سرور اجرای نظارت بر بخش های مختلف سیستم، انتقال پارامترهای صحنه جنگ و غیره.

شبکه توزیع ساعت از توزیع کننده ساعت تشکیل شده است. تولید10MHzساعت وPPSسیگنال، تحققX310همگام سازی ساعت با صفحه پردازش سیگنال دیجیتال با سرعت بالا

ارتباطات شبکه سیستم از یک سوئیچ گیگابایت تشکیل شده است.

نظارت بر اجزای مختلف سرور، انتقال داده ها و ارتباطات داده بین اجزای مختلف.

به عنوان تصویر3.1نشان داده شده،32تایوانUSRP、4شبیه ساز کانال هایی مانند واحد های پردازش سیگنال دیجیتال با سرعت بالا و سرور32یکUSRPشبیه ساز کانال دسترسی کاربر، هر دو از طریقSMAاتصال مستقیم کابل یک سرور برای کنترلUSRPو واحد پردازش سیگنال دیجیتال با سرعت بالا، و مسئول ذخیره سازی و انتقال ضریب فیلتر به واحد پردازش سیگنال دیجیتال با سرعت بالا است. رابط ارتباطی بین دستگاه ها10GEاترنت، استفادهUDPپروتکل، تنظیم یک10GEسوئیچ ها ارتباط متقابل را برقرار می کنند.

فرآیند کار برای استفاده از داده های فرکانس رادیوییSMAانتقال کابل به شبیه سازUSRPسپس توسطUSRPانتقال سیگنال بازیابی شده به واحد پردازش سیگنال دیجیتال با سرعت بالا64x64 FIRپس از محاسبه ماتریس فیلتر، داده ها دوباره از همان دستگاه استفاده می شوند.USRPدریافت و از طریق فرکانس رادیوییSMAانتقال رابط به کاربر

3.2 ترکیب سخت افزار

3.2.1 USRP X310توضیحات

USRP X310به عنوان یک دستگاه اصلی پردازش سیگنال فرکانس متوسط ، اول مسئول دریافت سیگنال باند پایه از بخش تشکیل پرتو است و فرکانس تغییر سیگنال باند پایه را به سیگنال فرکانس رادیویی تبدیل می کند. دوم، دریافت سیگنال فرکانس رادیویی و تبدیل فرکانس زیر سیگنال فرکانس رادیویی به سیگنال باند پایه برای انتقال به بخش تشکیل پرتو پشت سر است.

جدول1 USRP X310توضیحات پارامترهای اصلی

این دستگاه عمدتاً از مادربرد بنیادی و فرکانس رادیویی تشکیل شده است. استفاده از صفحه اصلیXilinx KintexسریFPGAوDDR3、Flash、JTAGساعت و ساعت های مرجعیPPSترکیب ورودی و خروجی سیگنال فرکانس رادیویی ازUBXاجرای زیرصفحه2x2مدل، از جملهAD/DAمدار فرکانس رادیویی و غیره.UBXفرکانس کار زیر10M-6GHzبالاترین دو کانال160MHzپهنای باند در این سیستم

FlashموجودFPGA bitاسناد پس از برقbitبارگذاری خودکار بهFPGAمیانه،FPGAدارای دریافتSFP+داده ها وAD/DAعملکرد داده. نرم افزار از طریقSFP+پیکربندی رابطFPGAپارامترهای مرتبط باعث می شودFPGAسیگنال فرکانس رادیویی با نرخ نمونه گیری و فرکانس خاص می تواند ارسال شود.SFP+رابط می تواند ارسال شودIQسیگنال. نرم افزار بالا نیاز به نصب درایور خاص و نرم افزار برنامه برای عملیات جانبی نرم افزار دارد.

جدول2 X310توضیحات رابط