一种软件化雷达信号数据处理系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种软件化雷达信号数据处理系统及方法，旨在解决现有技术存在软件化雷达框架结构限制造成的拓展性差的问题，本申请包括硬件层、系统层、中间层和应用层；中间层是为了实现不同硬件平台之间的通用性。它位于应用层和系统层之间，为上层提供通用服务，具有通用的协议栈和标准的程序接口。包括数据接收中间件、数据传输中间件、实时存储中间件、信号处理中间件、数据处理中间件和雷达终端显示中间件；应用层基于中间层搭建信号数据处理框架，将雷达信号数据处理功能划分成很多组件和模块，其中包含了平台功能管理和雷达实时数据处理等功能。通过对系统中应用层软件模块的修改，系统可以进行重构，从而满足其他雷达系统的需求，建立完整的雷达信号处理流程，提升了本系统的拓展性，扩大了本系统使用范围；本申请适用于软件化雷达领域。

A software radar signal data processing system and method

The invention relates to a software radar signal data processing system and method to solve the problems of existing technology of software radar frame structure constraints caused by poor development problems, this application including hardware layer, system layer, middle layer and application layer; the middle layer is to achieve commonality between different hardware platforms. It is located between the application layer and the system layer, providing general services for the upper layer, and having a common protocol stack and standard program interface. Including data receiving, data transmission middleware middleware, real-time storage middleware middleware, data processing, signal processing and radar display terminal middleware middleware; application layer based on middle layer to build a data processing framework, the radar signal and data processing function is divided into many components and modules, including the function of the platform management and real-time radar data processing and other functions. Based on the application layer software module of the system changes, system can be reconstructed to meet the other requirements of radar systems, establish a complete process of radar signal processing, enhance the system expansion, expanding the range of application; it applies to the field of software radar.

【技术实现步骤摘要】
一种软件化雷达信号数据处理系统及方法
本专利技术涉及软件化雷达设计领域，具体来说，涉及一种软件化雷达信号数据处理系统及方法。
技术介绍
现代作战的过程中，雷达探测已经成为其信息获取的主要途径。在作战过程中，作战环境、对象和对抗手段的快速进步要求雷达系统的设计和更新也能够适应这一快速变化的节奏。传统雷达由于其功能性能与系统软硬件结构硬耦合的特点，导致其开发周期长，维护以及升级困难，而软件化雷达作为一种遵循开放式体系结构、采用商用货架化产品，能够具备一致的标准以及规范的雷达新形态。在软件化雷达中，数字后端是承载系统高效设计、功能重构、性能提升的核心。软件化雷达是指“基于开放的软/硬件平台，软件化定义系统功能”的雷达系统，系统需要严格按照雷达系统中需要的功能进行分解，通常采用“射频前端+数字后端”的系统结构，在上述背景下，本申请提出了基于CPU(中央处理器)+GPU(图形处理器)异构平台的软件化雷达信号数据处理平台。本申请基于典型雷达信号数据处理技术所包含的算法和对信号处理算法并行性的研究。典型雷达信号处理包括四个部分：数字脉冲压缩、数字脉冲积累、杂波处理、恒虚警检测。典型雷达数据处理包含了点迹处理和航迹处理。通过对现有的信号并行处理平台进行研究，结合软件化雷达特点，选择CPU+GPU异构平台实现雷达信号数据处理技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：解决现有技术存在软件化雷达框架结构限制造成的拓展性差的问题，本专利技术提供了一种开放式的、可重用的、开发速度快的软件化雷达信号数据处理系统及方法。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供了一种软件化雷达信号数据处理系统,包括硬件层、系统层、中间层和应用层；所述中间层位于应用层和系统层之间，为上层(应用层)提供通用服务，所述通用服务包括具有通用的协议栈和标准的程序接口，包括数据接收中间件、数据传输中间件、实时存储中间件、信号处理中间件、数据处理中间件和雷达终端显示中间件；所述应用层通过中间层搭建信号数据处理框架用于计算当前雷达数据及信号，包括射频前端数据接收、实时存储、信号处理、数据处理和终端显示。具体地，所述硬件层包括信号处理承载平台、数据处理承载平台和雷达终端显示设备；所述信号处理承载平台，用于进行密集型计算且进行雷达实时处理；所述数据处理承载平台，用于进行雷达数据处理任务；所述雷达终端显示设备，用于最终显示各种雷达回波数据。具体地，所述数据处理中间件采用Inteltbb中的concurrent_bounder_queue(concurrent_bounder_queue是Inteltbb里面的一个队列，用来实现数据传输中间件)。具体地，所述数据接收中间件，接收不同类型的数据；所述数据传输中间件，传输数据；所述实时存储存储的雷达数据包含存储的时间点、雷达控制字和雷达数据信息；所述信号处理中间件包含脉冲压缩、脉冲积累、杂波处理间件,在实际应用中并不限于这几种中间件；所述数据处理中间件是对信号处理模块获取到的目标参数信息进行点迹预处理、航迹形成处理；所述终端显示中间件对接收到的数据进行显示。具体地，所述射频前端数据接收线程对接收模块初始化、数据传输中间件初始化以及绑定CPU核心；所述数据存储线程将前端信号与系统时间参数一起存储；所述信号处理线程获取前端线程传输的数据，获取雷达回波信息和数据以及存储目标数据缓冲区的地址，对雷达回波信息中的雷达控制字是否改变进行判断，如果改变，对信号处理的部分中间件进行重新设置参数；所述数据处理线程，获取目标数据和雷达信息，判断雷达控制字是否改变，控制字改变，则对数据处理的接口类进行重新创建，如果控制字没有改变，得到最终数据；所述终端显示线程，显示数据处理线程传输的最终数据。本申请还提供了一种软件化雷达信号数据处理方法，包括以下步骤：步骤1：获取射频前端回波数据，通过射频前端数据接收线程获取雷达射频前端回波数据，再将数据通过数据传输中间件传送给信号处理线程；步骤2：处理信号，步骤2.1：通过信号处理线程对信号处理中间件进行初始化，并获取数据传输中间件传输的射频前端回波数据并根据射频前端数据设置信号处理参数，并调用射频前端数据至数据处理中间件再获取数据处理中间件传输的雷达回波信息和数据以及存储目标数据缓冲区的地址；步骤2.2：判断雷达回波信息中的雷达控制字是否改变，如果改变，则对信号处理中间件进行参数重新设置并计算得目标数据并传输至数据处理中间件，如果未改变，则对雷达回波信息和目标数据以及存储目标数据缓冲区的地址计算得目标数据并传输至数据处理中间件；步骤3：处理数据，通过数据处理线程获取数据处理中间件传输的目标数据并判断雷达控制字是否改变，如果改变，则对数据处理的接口类进行重新创建再处理并将处理结果传输至雷达终端显示中间件显示，如果未改变，则行数据处理并将处理结果传输至雷达终端显示中间件显示；步骤4：显示，通过终端显示线程对界面进行初始化再获取其他线程传输的信号数据处理并将处理结果进行显示。具体地，还包括步骤：通过数据存储线程获取数据传输中间件传输的数据并获取当前时间戳一起存储。具体地，所述步骤2具体为：步骤2.1.1，启动信号处理线程并调用InitRadarDSPSys接口，对信号处理中间件进行初始化，然后等待信号数据处理的Start信号，当收到该信号以后，调用前端数据传输中间件的Dequeue接口，获取从射频前端数据接收线程传输过来的数据；然后调用SetSysParamter接口设置信号处理的参数；步骤2.1.2，分别调用传输目标数据到数据处理线程中间件的GetOneBuff接口和获取数字化回波中间件的Dequeue接口，获取雷达回波信息和数据以及存储目标数据缓冲区的地址；步骤2.2.1，对雷达回波信息中的雷达控制字是否改变进行判断，如果改变，则对信号处理的部分中间件进行重新设置参数：调用ResetParameter接口，将所有参数进行复位，然后便调用SetSysParamter接口对信号处理中间件参数重新设置，再按照雷达控制字未改变时的顺序进行信号处理，首先调用SetSampleSignal接口获取雷达数字化回波数据和参数，然后调用DoProcess接口对数据进行信号处理，通过调用GetSignalProcOut接口将数据处理后得到的数据从GPU传输到内存中，然后传输目标数据到数据处理线程中间件的EnQueue接口将缓冲区地址存储到队列中去，最后调用线程数据传输中间件的RefreshBuff接口；如果未改变，则对雷达回波信息和目标数据以及存储目标数据缓冲区的地址计算得目标数据并传输至数据处理中间件；步骤2.2.2，通过Show接口中调用信号处理中的Get中间件、终端显示线程和与之对应的信号槽并实时显示信号处理中间件处理后的数据图像，循环上述操作，直到线程退出。其中Dequeue，SetSysParamter，GetOneBuff，ResetParameter，GetSignalProcOut，SetSampleSignal，EnQueue，RefreshBuff，read_new，GetTrackInfo，data_treat，PShow，RefreshBuff均为接口函数名。具体地，所述步骤3具体为：步骤3.1，启动数据处理线程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软件化雷达信号数据处理系统,其特征在于，包括硬件层、系统层、中间层和应用层；所述中间层用于为应用层提供通用服务，包括数据接收中间件、数据传输中间件、实时存储中间件、信号处理中间件、数据处理中间件和雷达终端显示中间件；所述应用层通过中间层搭建信号数据处理框架用于计算当前雷达数据及信号，包括射频前端数据接收、实时存储、信号处理、数据处理和终端显示。

【技术特征摘要】
1.一种软件化雷达信号数据处理系统,其特征在于，包括硬件层、系统层、中间层和应用层；所述中间层用于为应用层提供通用服务，包括数据接收中间件、数据传输中间件、实时存储中间件、信号处理中间件、数据处理中间件和雷达终端显示中间件；所述应用层通过中间层搭建信号数据处理框架用于计算当前雷达数据及信号，包括射频前端数据接收、实时存储、信号处理、数据处理和终端显示。2.如权利要求1所述的一种软件化雷达信号数据处理系统，其特征在于，所述硬件层包括信号处理承载平台、数据处理承载平台和雷达终端显示设备；所述信号处理承载平台，用于进行密集型计算且进行雷达实时处理；所述数据处理承载平台，用于进行雷达数据处理任务；所述雷达终端显示设备，用于最终显示各种雷达回波数据。3.如权利要求1所述的一种软件化雷达信号数据处理系统，其特征在于，所述数据处理中间件采用Inteltbb中的concurrent_bounder_queue。4.如权利要求1所述的一种软件化雷达信号数据处理系统，其特征在于：所述数据接收中间件，接收不同类型的数据；所述数据传输中间件，传输数据；所述实时存储存储的雷达数据包含存储的时间点、雷达控制字和雷达数据信息；所述信号处理中间件包含脉冲压缩、脉冲积累、杂波处理中间件；所述数据处理中间件是对信号处理模块获取到的目标参数信息进行点迹预处理、航迹形成处理；所述终端显示中间件对接收到的数据进行显示。5.如权利要求1所述的一种软件化雷达信号数据处理系统，其特征在于：所述射频前端数据接收线程对接收模块初始化、数据传输中间件初始化以及绑定CPU核心；所述数据存储线程将前端信号与系统时间参数一起存储；所述信号处理线程获取前端线程传输的数据，获取雷达回波信息和数据以及存储目标数据缓冲区的地址，对雷达回波信息中的雷达控制字是否改变进行判断，如果改变，对信号处理的部分中间件进行重新设置参数；所述数据处理线程，获取目标数据和雷达信息，判断雷达控制字是否改变，控制字改变，则对数据处理的接口类进行重新创建，如果控制字没有改变，得到最终数据；所述终端显示线程，显示数据处理线程传输的最终数据。6.一种软件化雷达信号数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取射频前端回波数据通过射频前端数据接收线程获取雷达射频前端回波数据，再将数据通过数据传输中间件传送给信号处理线程；步骤2：处理信号步骤2.1：通过信号处理线程对信号处理中间件进行初始化，并获取数据传输中间件传输的射频前端回波数据并根据射频前端数据设置信号处理参数，并调用射频前端数据至数据处理中间件再获取数据处理中间件传输的雷达回波信息和数据以及存储目标数据缓冲区的地址；步骤2.2：判断雷达回波信息中的雷达控制字是否改变，如果改变，则对信号处理中间件进行参数重新设置并计算得目标数据并传输至数据处理中间件，如果未改变，则对雷达回波信息和目标数据以及存储目标数据缓冲区的地址计算得目标数据并传输至数据处理中间件；步骤3：处理数据通过数据处理线程获取数据处理中间件传输的目标数据并判断雷达控制字是否改变，如果改变，则对数据处理的接口类进行重新创建再处理并将处理结果传输至雷达终端显示中间件显示，如果未改变，则行数据处理并将处理结果传输至雷达终端显示中间件显...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈晓峰，邓贝贝，冯丹煜，何旭东，卿兵，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51