最大限度地提高系統(tǒng)和同步信號的可用性。

提供對抗干擾、干擾和欺騙的對策。

確保系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

提供故障轉(zhuǎn)移機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)安全和計(jì)時(shí)錯(cuò)誤檢測功能。

允許使用網(wǎng)絡(luò)配置和監(jiān)控工具。

提供與基于以太網(wǎng)接口的 COTS 設(shè)備的互操作性。

在廣域網(wǎng)中提供亞ns同步性能。

語境

C5ISR（指揮、控制、通信、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、情報(bào)、監(jiān)視和偵察）系統(tǒng)允許集成存儲的實(shí)時(shí)信息，以確保戰(zhàn)場上的準(zhǔn)確態(tài)勢感知并獲得技術(shù)優(yōu)勢。

 

該系統(tǒng)系統(tǒng) (SoS) 將包括一組傳感器（雷達(dá)）、武器以及指揮和控制中心，它們通過可靠的低延遲網(wǎng)絡(luò)交換同步數(shù)據(jù)。

 

雷達(dá)、武器以及指揮和控制中心之間的這種通信的目標(biāo)是找到敵人、修復(fù)它、跟蹤它、交戰(zhàn)并評估它。為了在分布式系統(tǒng)中以有效的方式實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)并盡可能獲得最佳性能，設(shè)備的正確時(shí)間和頻率同步變得至關(guān)重要。

 

為了理解這種同步的關(guān)鍵點(diǎn)，有必要了解系統(tǒng)的主要元素——雷達(dá)。

 

軍用雷達(dá)主要用于空中交通管制（ATC）、空中和地面監(jiān)視、導(dǎo)彈預(yù)警探測和海上導(dǎo)航。通常，雷達(dá)分為陸基、機(jī)載、天基和海軍。

 

由于技術(shù)的發(fā)展（更高效的發(fā)射器、相控陣天線、改進(jìn)的相位/頻率性能等），可以通過高速部署網(wǎng)絡(luò)并融合來自多個(gè)來源（一次 1000 條軌道）的空中態(tài)勢感知信息許多節(jié)點(diǎn)之間交換的數(shù)據(jù)。

 

 

考慮使用發(fā)射器、天線和接收器的簡化方案（圖 2），在擊中目標(biāo)后將發(fā)射、接收和處理高能級信號。

 

由此，可以通過測量三件事來實(shí)時(shí)獲得目標(biāo)的位置和速度：

 

從發(fā)送瞬間到接收瞬間確定范圍的時(shí)間延遲：3 ns ~ 1 m。

反射信號中的頻率（或多普勒）偏移以確定徑向速度。

跟蹤天線的指向角（方位角和仰角）移動(dòng)以最大化從目標(biāo)接收的信號。

 

此簡化方案的更詳細(xì)視圖（圖 3）擴(kuò)展了發(fā)射器和接收器。在發(fā)射器中產(chǎn)生信號后（圖像右側(cè)），需要對射頻信號進(jìn)行上變頻并放大功率。同樣，在接收器（圖像左側(cè)）中，有必要仔細(xì)放大（低噪聲）接收到的微弱信號并將其下變頻到基帶。兩個(gè)轉(zhuǎn)換過程都由本地振蕩器控制，由于目標(biāo)的速度，其頻率在短期內(nèi)必須非常穩(wěn)定，并且相位噪聲非常低，因?yàn)樗鼤谏献冾l和下變頻中與發(fā)送和接收的信號混合。信號越穩(wěn)定，目標(biāo)的反射信號就越能從噪聲中提取出來（提高對更小和更慢目標(biāo)的檢測范圍）。

 

作為信號處理的一部分，連續(xù)采集被標(biāo)記用于信號相關(guān)性，并且根據(jù)雷達(dá)的類型，用于干涉測量。長時(shí)間周期內(nèi)定時(shí)同步的可靠性和短時(shí)間周期內(nèi)非常低的抖動(dòng)對于在本地執(zhí)行這些功能和跨系統(tǒng)關(guān)聯(lián)這些功能至關(guān)重要。

 

為簡化說明，以單基地雷達(dá)為例。然而，真正的挑戰(zhàn)出現(xiàn)在系統(tǒng)是分布式的（雙基地和多基地雷達(dá)）時(shí)。該分布是 C5ISR 系統(tǒng)的關(guān)鍵。

 

在下一節(jié)中，我們將描述 IEEE-1588-2019 高精度 (HA) 協(xié)議如何用于此類具有非?？量痰臅r(shí)間和頻率要求的分布式應(yīng)用程序。我們還將詳細(xì)介紹如何在相控陣天線的同步中使用它，所有這些都使用以太網(wǎng)接口。

 

近日，新的IEEE-1588-2019 HA協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布。這個(gè)新版本包括對廣域網(wǎng) (WAN) 利用率、網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制、高精度 (HA) 配置文件的擴(kuò)展，用于以優(yōu)于 1 ns 的時(shí)間傳輸精度分配時(shí)間，以及具有非常低的抖動(dòng)和相位噪聲的頻率。如標(biāo)準(zhǔn)中所述，此配置文件強(qiáng)烈基于白兔 (WR) 協(xié)議。它在數(shù)千公里和多跳的距離上的可擴(kuò)展性和準(zhǔn)確性，如何在多跳中保持其準(zhǔn)確性，以及使用現(xiàn)有光電信網(wǎng)絡(luò)集成該技術(shù)的能力已經(jīng)得到證明。此外，Orolia 的 IEEE-1588-2019 HA 實(shí)施提供了基于網(wǎng)絡(luò)的故障轉(zhuǎn)移、可追溯性監(jiān)控以及與多個(gè)時(shí)間協(xié)議的互操作性。

 

White Rabbit (WR) 技術(shù)的上述特性使其成為滿足與雷達(dá)應(yīng)用相關(guān)的時(shí)間和頻率分布方面最苛刻要求的非常合適的替代方案，同時(shí)具有使用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的所有好處.

 

White Rabbit (WR) 允許在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中分配頻率，從而為網(wǎng)絡(luò)上多個(gè)雷達(dá)的所有發(fā)射器和接收器元件提供相同的時(shí)鐘參考，確保非常低的抖動(dòng)和相位噪聲頻率信號，因此不必僅僅依靠在本地振蕩器上。

 

同時(shí)，白兔 (WR) 允許以非常高的精度將時(shí)間傳輸?shù)竭M(jìn)行采集和信號處理的分布式位置，從而確保同一雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)所有元件的準(zhǔn)確相位信息。

 

如何實(shí)現(xiàn)白兔 (WR) 網(wǎng)絡(luò)以向分布式雷達(dá)系統(tǒng)提供必要的時(shí)間和頻率信號并分發(fā)到這些系統(tǒng)的發(fā)射和接收元件的一般參考拓?fù)洹?/div>