česky english Vítejte, dnes je úterý 24. září 2019

Širokopásmový záznam a analýza signálů elektronického zpravodajství

DPS 3/2014 | Měření - články
Autor: Jens Keute, Elettronica

Použití několika modulů NI FlexRIO nové generace ve spojení se širokopásmovými digitizéry od NI a grafickým vývojovým prostředím LabVIEW se ukázalo být výbornou volbou pro efektivní vývoj produktu, který je tématem tohoto článku.

 

Zadání

 

Vyvinout cenově efektivní kompaktní zařízení pro nepřetržitý záznam signálů pocházejících ze systému pro elektronický průzkum se šířkou pásma 80 MHz na frekvenci 160 MHz. Zařízení také musí být schopno vyhodnocovat příchozí informace zakódované v pulsech s rychlostí opakování až 300 ns.

Obr. 1

Řešení

Použití několika modulů NI FlexRIO ve spojení se širokopásmovými vysoce výkonnými digitizéry od NI a modulu pro rychlé ukládání dat na SSD disky NI 8260. K rychlému sdílení dat mezi moduly byla použita technologie „peer-to-peer streaming“ využívající vysoké propustnosti sběrnice PXI Express. S pomocí těchto technologií byl vytvořen signálový analyzátor a rekordér typu COMINT a ELINT (CESAR 80). Jedná se o kompaktní zařízení pro záznam a vyhodnocování signálů z kategorie ELINT (ELectronic signal INTelligence).

Potřeba větší flexibility znamená, že dnešní technická řešení musejí překonat tradiční mezeru mezi systémy pro elektronickou podporu (ESM) a systémy ELINT (systémy elektronického zpravodajství). Systémy ESM musejí rychle dodávat výsledky pro taktické vyhodnocení situace, zatímco klasický systém ELINT zahrnuje široké spektrum funkcí pro vyhodnocování a záznam. Výsledky technických vyhodnocení údajů získaných systémem ELINT jsou ukládány do databáze pro další použití v systémech, které se soustředí na rychlou identifikaci zachyceného vysílače, jako jsou například systémy RWR (detekce ozáření radarem). Současné systémy pro elektronický průzkum musejí být zároveň taktické systémy ELINT. Tyto systémy musejí být schopny rychle identifikovat vysílač a nabídnout rozsáhlé možnosti pro digitální záznam kvůli následné podrobné analýze neznámých signálů.

Přístroj CESAR 80, který není závislý na konkrétní platformě, představuje klíčovou komponentu pro takové systémy. Jeho modulární komerčně dostupná podoba umožňuje flexibilní úpravy hardwarové konfigurace. Jedinečné spojení funkcí pro rychlou a přesnou analýzu, streaming mezifrekvenčních signálů se šířkou 80 MHz a kompaktní podoby (19 palců, 4 HE) činí z přístroje CESAR 80 flexibilní zařízení optimalizované pro použití v mobilních systémech.

Aplikační oblast

Toto zařízení bylo integrováno do taktického systému ELINT, v budoucnu jej plánujeme použít i v dalších systémech ELINT. CESAR 80, založený na hardwaru NI, dává uživateli možnost digitálně zaznamenávat signály se šířkou 80 MHz a s rozlišením 14 bitů pro následnou detailní analýzu signálu. Zařízení také umožňuje rychlou mezipulzní analýzu signálů ELINT, jejíž výsledky umožňují velmi rychlou orientaci ve využití elektromagnetického spektra.

Struktura

Návrh přístroje CESAR 80 jsme založili na přijímači pro frekvenci 160 MHz, digitizéru pro digitalizaci signálu a na redundantním poli pevných disků (RAID) pro ukládání dat. Pro záznam a zpracování dat jsme použili několik modulů NI FlexRIO s digitizéry a adaptérovými moduly definujícími funkcionalitu karty FlexRIO jako vysokorychlostní digitizér. Pro naprogramování požadované funkcionality bylo použito grafické vývojové prostředí LabVIEW a softwarový modul zaměřený na programování hradlových polí − LabVIEW FPGA Module.

Funkcionalita

Systém CESAR 80 se snadno integruje do komplexních systémů pro elektronický průzkum díky propojení přes port typu Gigabit Ethernet LAN. Tento port umožňuje kompletní ovládání celého přístroje.

Pulzní analýza

Signál z video přijímače je digitalizován a data jsou zpracovávána na programovatelném hradlovém poli (FPGA). Výhodou použití FPGA je vysoká rychlost a paralelní zpracování. Pro každý detekovaný pulz vytváří systém záznam PDW (pulse descriptor word), který obsahuje identifikované parametry pulzu. Mezipulzní analýza je založena na zpracování uložených PDW záznamů. Software pro analýzu podporuje automatické hledání vysílačů v dříve uložených záznamech PDW, stejně jako online analýzu přicházejících pulzů. Operátor může automatickou analýzu kdykoliv zastavit.

Digitální záznam

Funkce přístroje pro záznam dokáže přenášet mezifrekvenční signál pro podrobnější intrapulzní analýzu. Příchozí mezifrekvenční signál je ukládán na diskovém poli RAID. Kromě nepřetržitého snímání signálu umožňuje zařízení také inteligentní spouštění na základě definované události.

Záznamy PDW a přenášený mezifrekvenční signál jsou ukládány spolu s časovou značkou z GPS přijímače. Uživatelé si tak mohou uložené soubory prohlížet v rozhraní pro offline analýzu. Různé škálovatelné pohledy a zobrazení spektra s vyšším rozlišením umožňují podrobnou analýzu signálů. Uživatelé mohou exportovat uložené záznamy PDW do běžně používaných formátů tak, aby mohly být analyzovány i v jiných softwarových prostředích.

Výhled do budoucna

Pracujeme na rozšíření pro záznam se šířkou pásma 600 MHz. Tento rozsah bude následně k dispozici ve stejném zařízení s již implementovaným záznamem úzkého pásma (80 MHz). Dále plánujeme zvýšit množství paměti pro pulzní analýzu a digitální záznam. Toto řešení nabídne ještě vyšší míru flexibility a bude představovat cennou komponentu pro řešení neustále vzrůstajících požadavků na systémy pro elektronický průzkum.

http://czech.ni.com

Partneři

eipc
epci
imaps
papouch
ep
mikrozone
mcu
projectik