一种雷达信号处理集群平台及软件便于扩展的实现方法技术

本发明专利技术涉及雷达信号处理软件领域，尤其涉及一种雷达信号处理集群平台及软件便于扩展的实现方法。本发明专利技术提出了一种雷达信号处理集群平台及软件便于扩展的实现方法。本发明专利技术的方法包括系统层软件开发、中间层软件开发、应用层软件开发、雷达实现信号处理软件以及信号处理软件的扩展，本发明专利技术的方法具有通用性、容错率高、开发周期短等优点，可以实现雷达信号处理软件的功能定义、资源配置和模式扩展。

【技术实现步骤摘要】
一种雷达信号处理集群平台及软件便于扩展的实现方法
本专利技术涉及雷达信号处理软件领域，尤其涉及一种雷达信号处理集群平台及软件便于扩展的实现方法。
技术介绍
近年来，随着宽频带高性能射频前端、数字波束形成、数字化接收机以及高性能实时计算等技术的飞速发展，雷达系统技术进入了一个新的发展时期。具体表现在：雷达系统的自由度、计算能力以及软件化编程能力得到大幅度提高，使得雷达系统的灵活性增强，在功能和性能上有了很大的提升。所以基于高性能硬件平台，研究开放式系统架构工程技术，可以提高雷达系统的开发效率和质量。开放式系统架构主要研究系统开发的规范性和软件可定义性、系统软/硬件平台的通用性和可扩展性、系统任务的灵活性和可升级性，因此利用高性能平台的开放性架构和软件工程的先进理论和方法，提高系统的开发效率和产品质量在当前雷达系统领域显得尤为重要。雷达信号处理系统是现代雷达系统最重要的一个分系统，它通过信号处理算法从混杂各种杂波、噪声、干扰的回波信号里检测出有用的目标及其速度、距离、高度信息。现代雷达多是相控阵体制的雷达，具有并行通道多、数据量大、实时性要求高、系统功能灵活可配置等特点，因此，不仅需要信号处理系统能够实时处理多通道数据，而且，需要信号处理系统随着雷达功能的改变进行扩展、升级和重构。中国专利技术专利《一种软件化雷达库模式信号处理中间件》(CN107153547A)公开了一种软件化雷达库模式信号处理中间件，该方法包括步骤：步骤1、划分库模式信号处理中间件为基础组件层和功能组件层，获得库模式信号处理中间件的处理框架；步骤2、在处理框架内，根据雷达特点，设计出基础组件层内运算组件；步骤3、在处理框架内，根据雷达特点，结合运算组件设计出功能组件层内处理组件；步骤4、对处理组件进行功能验证,当验证结果符合标准时，进行步骤5；步骤5、利用雷达对库模式信号处理中间件进行实验验证，获得在雷达的功能和性能测试结果。该专利技术专利仅仅设计了一种软件化雷达库模式信号处理中间件，并没有采用开放式的系统架构工程技术，而且所使用硬件平台的不具有通用性，因为软件的扩展需要硬件支撑，也没有指明雷达功能改变应如何扩展信号处理软件，不具备标准性，不能灵活扩展，造成了扩展性差、容错率低、研制周期长等技术问题。
技术实现思路
针对
技术介绍
中信号处理软件的扩展性差、容错率低、复用符合度低和研制周期长等技术问题，本专利技术提出了一种雷达信号处理集群平台及软件便于扩展的实现方法。本专利技术的方法包括系统层软件开发、中间层软件开发、应用层软件开发、实现雷达信号处理软件以及信号处理软件的扩展，本专利技术的方法具有通用性、容错率高、开发周期短等优点，可以实现雷达信号处理软件的功能定义、资源配置和模式扩展。本专利技术的技术方案是：一种雷达信号处理集群平台，包括VPX机箱、交换模块、计算模块、交换后插模块和数据接口模块，计算模块插入VPX机箱插槽中，其特征在于：交换模块与计算模块星型互联，交换模块与计算模块的互联为网络连接和SRIO连接，交换模块通过背板与交换后插模块对插，从交换后插模块引出交换模块的网络接口，交换模块通过背板与数据接口模块对插，从数据接口模块引出交换模块的SRIO接口。根据如上所述的一种雷达信号处理集群平台，其特征在于：交换模块和交换后插模块为两个。根据如上所述的一种雷达信号处理集群平台，其特征在于：计算模块为6个，其中3个热备份；计算模块采用IntelE5系列处理器，内存64GB，操作系统RedHat7.2，交换模式支持40G以太网和SRIO数据交互。本专利技术还公开了一种雷达信号处理软件的实现方法，包括以下步骤：步骤一、系统层软件实现方法；系统层是在集群平台的硬件资源和基础软件上开发的，系统层实现硬件管理、通讯配置、通讯管理、远程开发；步骤二、中间层软件实现方法：中间层位于应用层和系统层之间，为应用层提供通用服务，具有通用的协议栈和标准的程序接口，实现对系统层的解耦，中间层软件包括通信中间件，算法中间件，线程调度中间件；通信中间件具有：脱离地址的数据收发能力；系统内任务迁移能力；提供可靠通信能力；提供通讯持久化及通信特性；通信中间件提供一个函数库，包括一系列API，通过调用此类API；实现集群平台内部计算模块之间的通讯与交换模块之间的通讯；算法中间件提供矩阵运算、FFT、向量运算、IFFT、三角函数的函数接口；线程调度中间件提供规范的线程调度函数接口；步骤三、应用层软件实现方法：应用层软件调用中间层软件，将雷达信号处理功能封装成标准组件和模块；步骤四、信号处理软件的实现方法：4.1信号处理软件数据业务子步骤：将主天线回波数据与辅助天线回波数据通过多路光纤进入交换模块，根据数据分发策略将回波数据传输至相应的计算模块；4.2计算模块软件子步骤：采用计算模块的多核心并行运算，创建多线程，分别绑定多核心，然后为每个线程分配任务，实现高速并行计算，通过通讯中间件进行协同信号数据处理，同时运行交换模块上的监控软件和通信中间件管理软件；4.3热备份子步骤：监控软件实时监控交换芯片的接口链路状态，其中某个链路出现故障，交换模块上的监控软件控制交换芯片将原本要分发到故障链路的数据分发到备份的计算模块，同时启动计算模块上的信号处理软件；监控软件收集计算模块上报的状态信息，一旦发现其中某个计算模块出现严重故障，监控软件将原本要分发到故障计算模块的数据分发到备份的计算模块，启动计算模块上的信号处理软件。根据如上所述的一种雷达信号处理软件的实现方法，其特征在于：还包括步骤五信号处理软件扩展步骤：包括数据业务流程的扩展、信号处理软件的扩展、备份方式的变更。根据如上所述的一种扩展雷达信号处理软件的实现方法，其特征在于：数据业务流程的扩展过程为：增加光纤路数，通过SRIO传输；其次，扩展信号处理软件，扩展计算模块，为计算模块重新分配计算任务。根据如上所述的一种雷达信号处理软件的实现方法，其特征在于：通信中间件为每个计算模块提供一个配置文件，配置文件包括：通信所需的配置信息、通信中间件管理软件所在的IP和所使用的端口、心跳包的参数、通讯类型、通讯管理等。根据如上所述的一种雷达信号处理软件的实现方法，其特征在于：步骤三中标准组件和模块包括工作模式控制模块、脉压模块、副瓣对消模块、MTI模块、MTD模块、杂波图模块、恒虚警检测模块、数据通信模块。根据如上所述的一种雷达信号处理软件的实现方法，其特征在于：采用如上所述的任一项雷达信号处理集群平台。本专利技术的有益效果是：在步骤1、2和3中构建的软件采用开放式架构设计，通过层级之间的接口规范实现了对底层硬件的屏蔽和封装，通过中间层实现了系统层与应用层的功能解耦，实现应用软件的层次化、可重用性和可扩展性，并且使用该软件可快速构建信号处理软件，减少了开发时间和研制成本；在步骤4中，使用层次化软件和模块化的集群平台实现信号处理软件，不仅具有热备份功能，容错率高的特点，当系统出现错误时，可快速反应，切换备用板卡，最大限度保证信号处理软件的正常工作；在步骤5中雷达系统升级时，只需要进行较小的改动，即可实现信号处理软件的扩展。附图说明图1为本专利技术流程框图。图2为CPCI集群平台组成框图。图3为雷达信号处理集群平台装置结构示意图。图4为实施例集群平台数据业务原理框图。图5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雷达信号处理集群平台，包括VPX机箱、交换模块、计算模块、交换后插模块和数据接口模块，计算模块插入VPX机箱插槽中，其特征在于：交换模块与计算模块星型互联，交换模块与计算模块的互联为网络连接和SRIO连接，交换模块通过背板与交换后插模块对插，从交换后插模块引出交换模块的网络接口，交换模块通过背板与数据接口模块对插，从数据接口模块引出交换模块的SRIO接口。

【技术特征摘要】
1.一种雷达信号处理集群平台，包括VPX机箱、交换模块、计算模块、交换后插模块和数据接口模块，计算模块插入VPX机箱插槽中，其特征在于：交换模块与计算模块星型互联，交换模块与计算模块的互联为网络连接和SRIO连接，交换模块通过背板与交换后插模块对插，从交换后插模块引出交换模块的网络接口，交换模块通过背板与数据接口模块对插，从数据接口模块引出交换模块的SRIO接口。2.根据权利要求1所述的一种雷达信号处理集群平台，其特征在于：交换模块和交换后插模块为两个。3.根据权利要求1所述的一种雷达信号处理集群平台，其特征在于：计算模块为6个，其中3个热备份；计算模块采用IntelE5系列处理器，内存64GB，操作系统RedHat7.2，交换模式支持40G以太网和SRIO数据交互。4.一种雷达信号处理软件的实现方法，包括以下步骤：步骤一、系统层软件实现方法；系统层是在集群平台的硬件资源和基础软件上开发的，系统层实现硬件管理、通讯配置、通讯管理、远程开发；步骤二、中间层软件实现方法：中间层位于应用层和系统层之间，为应用层提供通用服务，具有通用的协议栈和标准的程序接口，实现对系统层的解耦，中间层软件包括通信中间件，算法中间件，线程调度中间件；通信中间件具有：脱离地址的数据收发能力；系统内任务迁移能力；提供可靠通信能力；提供通讯持久化及通信特性；通信中间件提供一个函数库，包括一系列API，通过调用此类API；实现集群平台内部计算模块之间的通讯与交换模块之间的通讯；算法中间件提供矩阵运算、FFT、向量运算、IFFT、三角函数的函数接口；线程调度中间件提供规范的线程调度函数接口；步骤三、应用层软件实现方法：应用层软件调用中间层软件，将雷达信号处理功能封装成标准组件和模块；步骤四、信号处理软件的实现方法：4.1信号处理软件数据业务子步骤：将主天线回波数据与辅助天线回波数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李飞，宋慧，张建明，陈钟，桂雨洋，
申请(专利权)人：武汉滨湖电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42