基于GPU的多客户端实时频谱监控系统及其方法技术方案

技术编号:15058818 阅读:71 留言:0更新日期:2017-04-06 04:52
本发明专利技术涉及的一种基于GPU的多客户端实时频谱监控系统及其方法,包括频谱采集板、光纤接口板、GPU板、机箱、服务器和频谱监控终端;频谱采集板位于机箱内,和光纤接口板通过4路光口互联;光纤接口板位于服务器内,和服务器通过8xPCIe互联;GPU板位于服务器内,服务器通过PCIe互联;服务器和频谱监控终端通过网络互联;频谱采集板包括频谱采集载板和ADC采集子板;频谱采集载板配置两块FMC连接器,一个与ADC采集子板互联,另一个实现光口输出;ADC采集子板配置2片ADC采集芯片,并留有中频接口用于信号输入。本发明专利技术分析精度高、运行稳定可靠,具有较强的兼容性,满足客户需求,便于用户在本地及远端能够进行实时全网频谱监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于频谱分析
,具体涉及一种基于GPU的多客户端实时频谱监控系统及其方法
技术介绍
随着通信、航空航天、图像视频、军事、医疗等领域的发展,频谱分析在各个领域的应用愈来愈深,特别是在实时性要求高的情况下,需要设计与应用高速数据采集、存储和信号检测系统,以期在短时间内获取、存储和处理大量数据,特别是在卫星通信、航空航天、雷达等高端测控领域。当前市场上的频谱仪,只能用于查看分析信号,不支持用户定制,不能对异常频谱和干扰信号进行告警,不具备数据库功能即不支持频谱回放等功能,因此无法满足用户需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于GPU的多客户端实时频谱监控系统及其方法,实现频谱的自动监测和实时告警。本专利技术所采用的技术方案为:基于GPU的多客户端实时频谱监控系统,其特征在于:包括频谱采集板、光纤接口板、GPU板、机箱、服务器和频谱监控终端;频谱采集板位于机箱内,和光纤接口板通过4路光口互联;光纤接口板位于服务器内,和服务器通过PCIe互联;GPU板位于服务器内,和服务器通过PCIe互联;服务器和频谱监控终端通过网络互联。频谱采集板包括频谱采集载板和ADC采集子板;频谱采集载板配置两块FMC连接器,一个与ADC采集子板互联,另一个实现光口输出;频谱采集载板上另外配置有FPGA,FPGA的1个Quad实现光口输出;ADC采集子板配置2片高速ADC采集芯片,并留有用于信号输入中频接口。光纤接口板上集成有用于传输控制及PCIe接口的实现的FPGA。基于GPU的多客户端实时频谱监控系统的监控方法,其特征在于:包括以下步骤:ADC采集子板完成信号高速AD采集,和频谱采集载板通过FMC互联,传输协议采用串行RapidIO;ADC采集子板配置2片高速ADC采集芯片,同时支持两通道数据采集;光纤接口板经过光口接收来自频谱采集载板传输的采集数据,经PCIe总线实现数据到服务器的传输;光纤接口板支持4路光纤通道,板上集成的FPGA用于传输控制及PCIe接口的实现;GPU板完成信号频谱计算以及多个载波特征参数盲估计,计算的特征参数有功率、中心频率、带宽、载噪比、信噪比、码元速率、调制方式;系统识别的调制方式有BPSK、QPSK、8PSK、16QAM和16APSK;GPU板处理完的数据存入Mongo数据库,与监控终端构成B/S系统,用于进行告警回溯或者频谱回放;Server服务端根据客户请求,发送指令给各个服务器,各服务器进行相应处理;随后Server服务端将处理后数据以及告警信息存入Mongo数据库,同时将数据发送给频谱监控终端;服务器和频谱监控终端通过网络互联,以组播方式向各个监控终端发送数据。本专利技术具有以下优点:本专利技术将GPU、数据库和监控终端结合使用,通过高速ADC和高性能FPGA以及高速光纤接口与PCIe接口实现实时信号采集与传输,通过高性能服务器和GPU并行运算实现对信号的分析、频谱计算、特性参数提取以及告警生成,并通过网络分发至各监控终端进行频谱监控,同时将数据存储至服务器。服务器和监控终端之间构成B/S系统,最终实现本地及远端对频谱的监控功能。具体具有以下优势:1.支持频谱回放;2.允许用户定制监视计划,能够实现对信号非正常状态和干扰信号的实时告警;3.支持通过告警回溯异常频谱;4.带宽50MHz情况下分辨率达2KHz,监控终端上频谱刷新率每秒达5次以上;5.频谱分辨率最精细可达10Hz;6.监控终端可4分屏,允许同时监控4通过信号,每个屏能够自由缩放、拖拽;7.频谱最大值最小值具有保持功能,Mark点可设置在最大值/当前值/最小值任意条曲线上;8.支持△mark功能;9.允许查看单个载波的特征参数信息;10.支持报表导出。附图说明图1是本专利技术具体实施的系统框图。图2是本专利技术具体数据流图。图3是本专利技术具体实施频谱采集载板和ADC采集子板框图。图4是本专利技术具体实施光纤接口板框图。图5是本专利技术具体实施分布式数据库拓扑图。图6是本专利技术具体实施监控终端操作界面图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。本专利技术涉及的基于GPU的多客户端实时频谱监控系统,包括频谱采集板、光纤接口板、GPU板、机箱、服务器和频谱监控终端;频谱采集板位于机箱内,和光纤接口板通过4路光口互联;光纤接口板位于服务器内,和服务器通过PCIe互联;GPU板位于服务器内,和服务器通过PCIe互联;服务器和频谱监控终端通过网络互联。频谱采集板包括频谱采集载板和ADC采集子板;频谱采集载板配置两块FMC连接器,一个与ADC采集子板互联,另一个实现光口输出;频谱采集载板上另外配置有FPGA,FPGA的1个Quad实现光口输出;ADC采集子板配置2片高速ADC采集芯片,并留有用于信号输入中频接口。频谱采集载板通过VPX连接器与机箱背板互联。光纤接口板上集成有用于传输控制及PCIe接口的实现的FPGA。上述基于GPU的多客户端实时频谱监控系统的监控方法,包括以下步骤:1)ADC采集子板完成信号高速AD采集,和频谱采集载板通过FMC互联,传输协议采用串行RapidIO,传输速率达5Gbps/lane;ADC采集子板配置2片高速ADC采集芯片,同时支持两通道数据采集。2)光纤接口板经过光口接收来自频谱采集载板传输的采集数据,经PCIe总线实现数据到服务器的传输;光纤接口板支持4路光纤通道,实现最高5Gbps的全双工数据传输。板上集成的FPGA用于传输控制及PCIe接口的实现,通过PCIe总线与服务器进行数据传输,最高支持8xPCIeREV.2.05Gbps传输速率。3)GPU板完成信号频谱计算以及多个载波特征参数盲估计,计算的特征参数有功率、中心频率、带宽、载噪比、信噪比、码元速率、调制方式;系统识别的调制方式有BPSK、QPSK、8PSK、16QAM和16APSK。4)GPU板处理完的数据存入Mongo数据库,与监控终端构成B/S系统,用于进行告警回溯或者频谱回放。数据库采用分布式结构,拓扑结构如图5所示。5)Server服务端根据客户请求,发送指令给各个服务器,各服务器进行相应处理;随后Server服务端将处理后数据以及告警信息存入Mongo数据库,同时将数据发送给频谱监控终端;为保证频谱数据存储至少3天,存储空间需2TB,如果需要的存储时间更长,可以扩充存储空间。用于频谱/告警等数据存储的硬盘本文档来自技高网...
基于GPU的多客户端实时频谱监控系统及其方法

【技术保护点】
基于GPU的多客户端实时频谱监控系统,其特征在于:包括频谱采集板、光纤接口板、GPU板、机箱、服务器和频谱监控终端;频谱采集板位于机箱内,和光纤接口板通过4路光口互联;光纤接口板位于服务器内,和服务器通过PCIe互联;GPU板位于服务器内,和服务器通过PCIe互联;服务器和频谱监控终端通过网络互联。

【技术特征摘要】
1.基于GPU的多客户端实时频谱监控系统,其特征在于:
包括频谱采集板、光纤接口板、GPU板、机箱、服务器和频谱监控终端;频谱采集板位于
机箱内,和光纤接口板通过4路光口互联;光纤接口板位于服务器内,和服务器通过PCIe互
联;GPU板位于服务器内,和服务器通过PCIe互联;服务器和频谱监控终端通过网络互联。
2.根据权利要求1所述的基于GPU的多客户端实时频谱监控系统,其特征在于:
频谱采集板包括频谱采集载板和ADC采集子板;
频谱采集载板配置两块FMC连接器,一个与ADC采集子板互联,另一个实现光口输出;频
谱采集载板上另外配置有FPGA,FPGA的1个Quad实现光口输出;
ADC采集子板配置2片高速ADC采集芯片,并留有用于信号输入中频接口。
3.根据权利要求1所述的基于GPU的多客户端实时频谱监控系统,其特征在于:
光纤接口板上集成有用于传输控制及PCIe接口的实现的FPGA。
4.基于GPU的多客户端实时频谱监控系统的监控方法,其特征在于:
包括以下步骤:
ADC采集子板完...

【专利技术属性】
技术研发人员:崔倩谭金林胡琼张朗孟明胡鹏涛
申请(专利权)人:西安航天恒星科技实业集团公司
类型:发明
国别省市:陕西;61

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