ป้อนข้อมูล/ผลผลิต

อินพุตแรงดันไฟฟ้า DC

12

V

การใช้พลังงาน

45

W

พารามิเตอร์โมดูลการแปลง

ADCอัตราการสุ่มตัวอย่าง(แม็กซ์)

200

MS/s

ADCความละเอียด

14

bits

DACอัตราการสุ่มตัวอย่าง

800

MS/s

DACความละเอียด

16

bits

อัตราสูงสุดกับโฮสต์(16b)

200

MS/s

ความแม่นยำในการสั่นสะเทือนนี้

2.5

ppm

ไม่ได้ล็อคGPSDOความแม่นยำ

20

ppb

1

JTAG

USB-B

FPGAอินเตอร์เฟซการดีบัก

2

RF A

SMA

การรับส่งสัญญาณ RF

3

RF B

SMA

การรับส่งสัญญาณ RF

4

AUX I/O

D-SUB

12bit GPIO

5

1G/10G ETH

SFP+

การส่งผ่าน Ethernet หรือAuroraข้อมูล

6

REF OUT

โปรแกรมทางเทคนิคของแพลตฟอร์มจำลองสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าแบบไร้สายแบบเต็มรูปแบบ

1．ความเป็นมาและความหมาย

ในการเผชิญหน้าที่ทันสมัยในอนาคต การเผชิญหน้าทางอิเล็กทรอนิกส์โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสามารถในการเผชิญหน้าทางอิเล็กทรอนิกส์ของการสื่อสารและเรดาร์จะมีบทบาทสําคัญในการโจมตีและการป้องกันเชิงกลยุทธ์ การสร้างแบบจำลองสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าในสนามรบมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปรับปรุงความสามารถในการเผชิญหน้าทางอิเล็กทรอนิกส์ในอนาคตโดยเฉพาะประกอบด้วยสามด้านต่อไปนี้:

แผนภาพ1 แผนผังสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าที่ซับซ้อนในสนามรบ

1）ให้การประเมินประสิทธิภาพและแพลตฟอร์มการตรวจสอบอย่างรวดเร็วสำหรับการศึกษาอัลกอริทึมทางเทคนิคที่สำคัญสำหรับการเรียนรู้การรับรู้สภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้า

การสื่อสารหรืออุปกรณ์ต่อสู้ในสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าที่ซับซ้อนต้องการการรับรู้สิ่งแวดล้อมเพื่อรับข้อมูลสถานะคลื่นความถี่การสังเคราะห์แผนที่สถานะการใช้คลื่นความถี่ในปัจจุบันและโดยการเรียนรู้การใช้เหตุผลเพื่อดึงข้อมูลเช่นลักษณะช่องและลักษณะการรบกวน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการใช้วิธีการเรียนรู้ของเครื่องเช่นเครือข่ายประสาทลึกได้กลายเป็นวิธีการสำคัญในการรับรู้สเปกตรัมการสกัดการรับรู้ข้อมูลสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนจริง ๆ ที่หลากหลาย การตรวจสอบประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของอัลกอริทึมทางเทคนิคที่สําคัญอย่างรวดเร็วยังไม่มีวิธีที่มีประสิทธิภาพ เพื่อจุดประสงค์นี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างสนามรบจำลองสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าให้การจำลองช่องสัญญาณไร้สายแบบเรียลไทม์ที่ซับซ้อนให้การประเมินประสิทธิภาพและแพลตฟอร์มการตรวจสอบอย่างรวดเร็วสำหรับการเรียนรู้อัลกอริทึมทางเทคนิคที่สำคัญในการรับรู้สภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้า

2） แพลตฟอร์มการตรวจสอบและประเมินผลสำหรับการวิจัยเทคโนโลยีการสื่อสารที่จัดตั้งขึ้นเองในสภาพแวดล้อมสนามรบ

ในสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าที่ซับซ้อนกลางปรับสภาพแวดล้อมตามเวลาจริงตามสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้า/การสื่อสารที่จัดระเบียบด้วยตนเองเพื่อให้การรับประกันเป้าหมายการสื่อสารในท้องถิ่นเช่นการลาดตระเวนทางอิเล็กทรอนิกส์การประสานงานการต่อสู้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเข้าถึงสิทธิในข้อมูลข่าวสาร ปัจจุบันการจัดระเบียบตนเองเพื่อสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน/เทคโนโลยีการสื่อสารแบบปรับตัวได้หมุนรอบการสร้างการเชื่อมโยงที่จัดตั้งขึ้นเอง การเลือกความถี่ การปรับการเชื่อมโยง การสื่อสารป้องกันการรบกวนและเป้าหมายอื่น ๆ แต่วิธีการตรวจสอบนั้นส่วนใหญ่เป็นการจําลองคอมพิวเตอร์หรือสภาพแวดล้อมในอุดมคติ การสร้างเครื่องจำลองสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าในสนามรบสามารถให้สภาพแวดล้อมการจำลองแม่เหล็กไฟฟ้าที่ซับซ้อนที่มุ่งเน้นในสนามรบสำหรับการวิจัยเทคโนโลยีการสื่อสารที่จัดระเบียบด้วยตนเองการตรวจสอบทางเทคนิคที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและการประเมินผล

3）แพลตฟอร์มการฝึกซ้อมแบบอะนาล็อกสำหรับการเผชิญหน้าทางอิเล็กทรอนิกส์ในสภาพแวดล้อมสนามรบจริง

เพื่อตอบสนองความต้องการในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการเผชิญหน้าที่ซับซ้อนการสื่อสารทางทหารจำเป็นต้องมีหน้าที่ในการรับรู้สภาวะแวดล้อมการเรียนรู้กลยุทธ์การเผชิญหน้าการปรับโครงสร้างพารามิเตอร์การสื่อสารและอื่น ๆ ยกตัวอย่างการปฏิบัติการร่วมแบบหลายอาวุธ เครื่องบินของกองทัพอากาศ เรือของกองทัพเรือและองค์ประกอบแพลตฟอร์มการต่อสู้ต่าง ๆ เช่นเกาะและขีปนาวุธของกองทัพจรวดจําเป็นต้องมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างข้อความ เสียง รูปภาพ วิดีโอและข้อมูลอื่น ๆ ผ่านการส่งผ่านแบบไร้สาย ในขณะเดียวกันก็เผชิญกับภัยคุกคามร้ายแรงเช่นการแทรกแซงของศัตรู การโจมตีและการดักฟัง การรับข้อมูลสถานะคลื่นความถี่ผ่านการรับรู้ด้านสิ่งแวดล้อมการรบกวนจากศัตรูโดยการเรียนรู้การใช้เหตุผลและลักษณะและกฎอื่น ๆ การปรับโครงสร้างพารามิเตอร์การสื่อสารอย่างชาญฉลาดโดยการรวมผลลัพธ์ของการรับรู้และการเรียนรู้เพื่อให้บรรลุความคล่องแคล่วในการหลีกเลี่ยงการรบกวนการป้องกันเชิงรุกการปรับตัวและการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพ สร้างเครื่องจำลองสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าในสนามรบซึ่งสามารถให้แพลตฟอร์มการฝึกซ้อมการจำลองสำหรับการเผชิญหน้าทางอิเล็กทรอนิกส์

2． งานหลักและฟังก์ชั่น

2.1 ภารกิจหลัก

Battlefield จำลองสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าที่เชื่อมต่ออุปกรณ์วิทยุหลายเครื่องให้64ช่องรับและส่งสามารถให้การจำลองแบบเรียลไทม์ของสภาพแวดล้อมช่องสัญญาณไร้สายที่ซับซ้อนในสนามรบงานหลักและฟังก์ชั่นเป็นภาพ2ตามที่ปรากฏ ประกอบด้วยส่วนต่อไปนี้: ส่วนการกำหนดค่าสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้าภาพ RF และโมดูลัส/ส่วนการแปลงอนาล็อกดิจิตอล, การเชื่อมต่อแบบเต็มรูปแบบสำหรับช่องสัญญาณฐานดิจิตอล

2.2 RF และโมดูลัส/ส่วนการแปลงอนาล็อกดิจิตอล

RF และโมดูลัส/ส่วนการแปลงอนาล็อกดิจิตอลเชื่อมต่อส่วน RF กับช่องสัญญาณดิจิตอลเบสแบนด์ที่เชื่อมต่ออย่างเต็มที่และการกำหนดค่าพื้นฐานด้วยอินเทอร์เฟซการแสดงผลโดยการแสดงภาพการกำหนดค่าสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้า ที่ปลายอินพุตของเครื่องจำลองรับสัญญาณ RF จากอุปกรณ์ไร้สายหลังจากการแปลงความถี่ต่ำและการแปลงโมดูลัสหลังจากการประมวลผลความถี่กลางแบบดิจิตอลจะได้รับสัญญาณดิจิตอลเบสแบนด์และป้อนข้อมูลลงในช่องสัญญาณดิจิตอลเบสแบนด์ที่เชื่อมต่ออย่างเต็มที่ หลังจากสัญญาณ Baseband ดิจิตอลที่เชื่อมต่อกับส่วนช่องสัญญาณดิจิตอลแบบเต็มรูปแบบหลังจากการประมวลผลความถี่กลางแบบดิจิตอลการแปลงอนาล็อกแบบดิจิตอลและการแปลงความถี่ด้านบนส่งสัญญาณ RF และส่งไปยังอุปกรณ์ไร้สาย

2.3 ส่วนการเชื่อมต่อช่องทางดิจิตอลเต็มรูปแบบ

ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าแบบพารามิเตอร์การกำหนดค่าด้วยอินเทอร์เฟซการแสดงผลเพื่อให้ได้อินพุตแบบหลายอินพุตและเอาต์พุตหลายช่องสัญญาณดิจิตอลที่เชื่อมต่ออย่างเต็มที่นั่นคือสัญญาณอินพุตแต่ละช่องมีช่องทางอิสระหรือเกี่ยวข้องกันถึงแต่ละพอร์ตเอาต์พุต ช่องสัญญาณอินพุตและเอาต์พุตแต่ละช่องสามารถกำหนดค่าได้อย่างอิสระและตระหนักถึงการลดลงของหลายเส้นทางความล่าช้าในการแพร่กระจายการเบี่ยงเบนความถี่ Doppler และลักษณะช่องอื่น ๆ

2.4 การสร้างภาพ การกำหนดค่าสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าและส่วนอินเตอร์เฟซการแสดงผล

ส่วนนี้รวมถึงคุณสมบัติต่อไปนี้:

1) กำหนดค่าจำนวนการเชื่อมต่อของอุปกรณ์ไร้สายจุดความถี่ในการทำงานของเครื่องจำลองแบนด์วิดท์การทำงานจำนวนช่องที่ครอบครองสำหรับอุปกรณ์ไร้สายและข้อมูลอื่น ๆ

2) แสดงภาพการกำหนดค่าสภาพแวดล้อมช่องกำหนดค่าฉากช่องไร้สายและรวมถึงข้อมูลตำแหน่งของผู้ใช้แต่ละคนการแสดงข้อมูลการเคลื่อนไหวแบบเรียลไทม์และการสร้างค่าสัมประสิทธิ์ของช่องหลายเส้นทางแบบเรียลไทม์ตามข้อมูลนี้และส่งไปยังส่วนช่องดิจิตอลที่เชื่อมต่อเต็มรูปแบบ

3) แสดงสเปกตรัมแบบเรียลไทม์สำหรับทุกช่องและช่องทางการรับที่กำหนด

3． องค์ประกอบของฮาร์ดแวร์ระบบและคำอธิบาย

3.1 ภาพรวมองค์ประกอบของอุปกรณ์

องค์ประกอบฮาร์ดแวร์ของแพลตฟอร์มจำลองสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าแบบไร้สายแบบเต็มรูปแบบเป็นภาพด้านล่าง3แสดง:

RF และโมดูลัส/ส่วนการแปลงอนาล็อกดิจิตอลประกอบด้วยUSRP X310+ UBXองค์ประกอบของบอร์ดย่อย สำหรับการเข้าถึงอุปกรณ์ RF ของผู้ใช้และตระหนักถึงA/D、D/Aการแปลงความถี่ดิจิตอลขึ้นและลงและการสื่อสารกับส่วนเครือข่ายการไหลของข้อมูล

ส่วนช่องสัญญาณดิจิตอลที่เชื่อมต่อเต็มรูปแบบประกอบด้วยหน่วยประมวลผลสัญญาณดิจิตอลความเร็วสูงสี่ชุด อุปกรณ์ตระหนักถึงการส่งข้อมูลแถบฐานและการดำเนินการเมทริกซ์สำหรับการจำลองช่อง เช่นเดียวกับการโต้ตอบข้อมูลในส่วนการประมวลผลสัญญาณ RF และFPGAปฏิสัมพันธ์ข้อมูลระหว่างกัน

การกำหนดค่าสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่มองเห็นได้และส่วนต่อประสานการแสดงผลประกอบด้วยประสิทธิภาพสูงX86คู่CPUองค์ประกอบของเซิร์ฟเวอร์ ตระหนักถึงการตรวจสอบส่วนต่างๆของระบบนี้การส่งพารามิเตอร์ฉากสนามรบและเนื้อหาอื่น ๆ

เครือข่ายการจัดสรรนาฬิกา ประกอบด้วย เครื่องจ่ายนาฬิกา สร้าง10MHzนาฬิกาและPPSสัญญาณการรับรู้X310ประสานกับนาฬิกาของบอร์ดประมวลผลสัญญาณดิจิตอลความเร็วสูง

ระบบสื่อสารเครือข่ายประกอบด้วยเครื่องแลกเปลี่ยนกิกะบิต

ตระหนักถึงการตรวจสอบส่วนประกอบต่าง ๆ ของเซิร์ฟเวอร์การรับส่งข้อมูลและการสื่อสารข้อมูลระหว่างแต่ละส่วนประกอบ

เป็นภาพ3.1อย่างที่เห็น32โต๊ะทำงานUSRP、4หน่วยประมวลผลสัญญาณดิจิตอลความเร็วสูงและเซิร์ฟเวอร์ ฯลฯ ส่วนประกอบของช่องจำลอง,32หนึ่งUSRPสำหรับการจำลองช่องการเข้าถึงของผู้ใช้ทั้งสองผ่านSMAสายเคเบิลเชื่อมต่อโดยตรง เซิร์ฟเวอร์หนึ่งเครื่องสำหรับการควบคุมUSRPและหน่วยประมวลผลสัญญาณดิจิตอลความเร็วสูง และรับผิดชอบในการจัดเก็บและส่งค่าสัมประสิทธิ์ตัวกรองไปยังหน่วยประมวลผลสัญญาณดิจิตอลความเร็วสูง อินเทอร์เฟซการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์คือ10GEอีเธอร์เน็ตนำมาใช้UDPโปรโตคอลกำหนดค่าหนึ่ง10GEสวิตช์ทำให้เกิดการสื่อสารซึ่งกันและกัน

กระบวนการทำงานสำหรับผู้ใช้ที่จะผ่านข้อมูล RFSMAสายส่งไปยังเครื่องจำลองUSRP,แล้วก็ถูกUSRPสัญญาณ Baseband ที่ลดลงจะถูกส่งไปยังหน่วยประมวลผลสัญญาณดิจิตอลความเร็วสูงผ่าน64x64 FIRหลังจากการประมวลผลเมทริกซ์ตัวกรองข้อมูลจะถูกใช้โดยเครื่องเดียวกันอีกครั้งUSRPได้รับกลับและผ่าน RFSMAอินเตอร์เฟซจะถูกส่งกลับไปยังผู้ใช้

3.2 องค์ประกอบของฮาร์ดแวร์

3.2.1 USRP X310คำแนะนำ

USRP X310ในฐานะที่เป็นอุปกรณ์หลักของการประมวลผลสัญญาณความถี่กลางประการแรกคือการรับสัญญาณฐานแบนด์จากส่วนลำแสงขึ้นรูปการแปลงความถี่บนสัญญาณฐานแบนด์เป็นสัญญาณ RF เพื่อส่งออกไป ประการที่สองคือการรับสัญญาณ RF และแปลงการแปลงความถี่ภายใต้สัญญาณ RF เป็นสัญญาณ Baseband ไปยังส่วน Beamforming ด้านหลัง

โต๊ะทำงาน1 USRP X310คำอธิบายพารามิเตอร์หลัก

อุปกรณ์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเมนบอร์ด Baseband และบอร์ดย่อย RF เมนบอร์ด Baseband นำมาใช้Xilinx Kintexซีรีส์FPGAและDDR3、Flash、JTAG,นาฬิกาและนาฬิกาอ้างอิง,PPSสัญญาณอินพุตและเอาต์พุตองค์ประกอบ คณะกรรมการย่อย RF ประกอบด้วยUBXการดำเนินการของบอร์ดย่อย2x2รูปแบบรวมทั้งAD/DA,วงจรด้านหน้าคลื่นความถี่วิทยุ (RF Front End Circuit) และองค์ประกอบอื่นๆUBXความถี่ในการทำงานของบอร์ดย่อยคือ10M-6GHz,สองช่องสูงสุด160MHzแบนด์วิดท์ ในระบบนี้

FlashมีFPGA bitไฟล์หลังจากเปิดเครื่องbitถูกโหลดโดยอัตโนมัติไปยังFPGAกลาง,FPGAพร้อมรับและส่งSFP+ข้อมูลและAD/DAฟังก์ชั่นข้อมูล ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์บน ผ่านSFP+การกำหนดค่าอินเทอร์เฟซFPGAพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องทำให้FPGAสามารถส่งและรับสัญญาณ RF ของอัตราการสุ่มตัวอย่างเฉพาะและจุดความถี่อื่น ๆSFP+อินเตอร์เฟซที่สามารถส่งและรับIQสัญญาณ. ซอฟต์แวร์บนคอมพิวเตอร์ต้องติดตั้งไดรฟ์และซอฟต์แวร์แอปพลิเคชันเฉพาะเพื่อให้สามารถดําเนินการด้านซอฟต์แวร์ได้

โต๊ะทำงาน2 X310คำอธิบายอินเตอร์เฟซ