基于VPX架构的嵌入式有源相控阵多功能集成调度方法技术

本发明专利技术设计基于VPX架构的嵌入式有源相控阵多功能集成调度方法。该方法采用采用基于VPX架构平台，包含中心调度节点和面阵调度节点及实时波控节点三级节点，三级节点间采用VPX高速总线连接；中心调度节点和面阵调度节点采用并行多片多核PowerPC平台，完成多个面阵资源调度的同时并行处理，并将调度处理结果产生为执行任务包，通过VPX高速总线发送给实时波控节点，实时波控节点采用基于FPGA的高速实时信号处理平台，分解执行任务包，按照执行任务包的时间要求实时控制雷达系统工作。

【技术实现步骤摘要】
基于VPX架构的嵌入式有源相控阵多功能集成调度方法
本专利技术属于相控阵雷达系统
，针对多功能雷达各种功能任务，进行时间、空间波束资源的调度，任务阵面分配以及任务的实时驱动，可以作为在多功能多阵面相控阵雷达系统工作过程中的多功能任务集成调度的重要手段。
技术介绍
多功能多阵面相控阵雷达系统为了完成多功能任务，需要对系统资源进行合理的分配，驱动雷达完成多功能任务，因此相控阵多功能集成调度方法是多功能相控阵雷达系统的核心。现有的多功能任务集成调度方法是基于软件的可重构数字系统资源调度方法和基于硬件FPGA电路的固定模板调度方法。基于软件的可重构数字系统资源调度方法具备较高的软件灵活性，可以实现多功能任务的智能资源分配，但是基于软件算法的调度方法在多功能相控阵雷达系统中，不能适应多功能任务的大数据量的实时计算以及多阵面任务的并行计算；而基于硬件FPGA电路的固定模板调度方法效率较高，但是无法适应多功能多阵面相控阵雷达系统多功能任务的复杂调度。本专利技术针对多功能多阵面相控阵雷达系统，采用并行高效的多片多核PowerPC平台和基于FPGA的高速实时信号处理平台相结合的方法，适应多功能任务的自适应资源分配和高效实时的多阵面任务并行计算以及根据任务时刻高精度定时驱动雷达工作的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于实现多功能多阵面相控阵雷达系统多功能任务集成调度，重点解决多功能任务的自适应资源分配和高效实时的多阵面任务并行计算以及根据任务时刻高精度定时驱动雷达工作。实现本专利技术目的的技术解决方案为：采用基于VPX架构平台，包含中心调度节点和面阵调度节点及实时波控节点三级节点，三级节点间采用VPX高速总线连接；中心调度节点和面阵调度节点采用并行多片多核PowerPC平台，完成多个面阵资源调度的同时并行处理，并将调度处理结果产生为执行任务包，通过VPX高速总线发送给实时波控节点，实时波控节点采用基于FPGA的高速实时信号处理平台，分解执行任务包，按照执行任务包的时间要求实时控制雷达系统工作。中心调度节点接收来自于雷达系统功能子系统的功能任务申请和导航信息，根据导航信息计算功能任务工作的阵面，并通过VPX总线将相应的功能任务和导航信息分发给面阵调度节点；面阵调度节点接收中心调度节点发送的功能任务和导航信息，对各个功能任务分配当前阵面的系统资源，计算相应上的波控系数，并形成执行任务包通过VPX总线发送给实时波控节点；实时波控节点分解面阵调度节点发送的执行任务包，并按照各个执行任务的目标时间实时驱动任务执行。实时波控节点按照100ms时间间隔产生定时中断，并向面阵调度节点发送定时门铃。面阵调度节点实时响应实时波控节点发送的定时门铃中断，完成面阵调度节点的高精度定时调度。面阵调度节点通过门铃中断作为实时的响应触发，开辟任务队列缓冲池对系统资源进行自主管理，采用任务队列作为输入的缓冲区；计算需要调度任务的最大量，预先按照最大量开辟相应的数组，并使用链表技术建立空队列，当面阵调度节点收到任务申请时，从空队列中获取任务节点，记录任务内容，当任务调度完成后，将该节点清空，并放入空队列中。VPX高速总线采用串行RapidIO技术，在4对差分线上实现10Gb／s的有效传输速率，完成三级节点间数据并行高速全交换。附图说明附图1雷达多功能调度系统信号流图。具体实施方式本专利技术设计基于VPX架构的嵌入式有源相控阵多功能集成调度方法。该方法采用采用基于VPX架构平台，包含中心调度节点和面阵调度节点及实时波控节点三级节点，三级节点间采用VPX高速总线连接；中心调度节点和面阵调度节点采用并行多片多核PowerPC平台，完成多个面阵资源调度的同时并行处理，并将调度处理结果产生为执行任务包，通过VPX高速总线发送给实时波控节点，实时波控节点采用基于FPGA的高速实时信号处理平台，分解执行任务包，按照执行任务包的时间要求实时控制雷达系统工作；并行多片多核PowerPC平台采用4片双核PowerPC处理器。同时两个任务绑定在两个不同的CPU核上，可实现真正意义上的并行处理。基于FPGA的高速实时信号处理平台搭载两颗XilinxVirtex-6FPGA(SX475T或LX550T)芯片，使其每秒具有2400万亿次高性能计算能力；每片FPGA外挂2Gb容量的高速DDR3缓存以及高带宽、低延迟的QDRⅡ+SRAM；两片FPGA通过100对LVDS实现互联，采用SerDes技术，线速可达1.25Gbps；每片FPGA提供一个4通道的SerialRapidIO高速串行通道，通过交换板，实现板间高速互联。有源相控阵具有多个阵面，多功能集成调度方法需要针对每个阵面设置相应的调度单元；有源相控阵系统随着平台的运动，阵面的法向与地理正北之间的夹角一直发生变化，因此雷达系统功能子系统很难计算有源相控阵的各实时任务发生阵面；多功能集成调度方法通过中心调度节点设置专门统一对外接口，方便雷达系统功能子系统进行任务申请，并根据导航信息计算功能任务工作的阵面，并通过VPX总线将相应的功能任务和导航信息分发给面阵调度节点。面阵调度节点接收中心调度节点发送的功能任务和导航信息，对各个功能任务分配当前阵面的系统资源，计算相应的波控系数并根据导航信息进行修正，并形成执行任务包通过VPX总线发送给实时波控节点。根据导航信息进行修正按照以下三个公式实现，计算各个波束在面阵中的波束位置：式中表示地理方位角，是波束指向在水平面的投影与正北的夹角，顺时针为正；为地理俯仰角，是波束指向与水平面的夹角，向上为正，对于被动波束一般取0，其他波束根据相应申请确定；R—横摇角，绕舰船首尾线相对水平面的转角，左弦抬起为正；P—纵摇角，舰船首尾线相对水平面的转角，舰首抬起为正；H—航向角，舰船首尾线在水平面投影相对正北的转角，顺时针为正。当变化为其他三个阵面时，即可。计算结果中表示阵内方位角，顺时针为正；为阵内俯仰角，向上为正。实时波控节点分解面阵调度节点发送的执行任务包，并按照各个执行任务的目标时间实时驱动任务执行。并按照100ms时间间隔产生定时中断，并向面阵调度节点发送定时门铃。面阵调度节点实时响应实时波控节点发送的定时门铃中断，完成面阵调度节点的高精度定时调度。面阵调度节点通过门铃中断作为实时的响应触发，开辟任务队列缓冲池对系统资源进行自主管理，采用任务队列作为输入的缓冲区；计算需要调度任务的最大量，预先按照最大量开辟相应的数组，并使用链表技术建立空队列，当面阵调度节点收到任务申请时，从空队列中获取任务节点，记录任务内容，当任务调度完成后，将该节点清空，并放入空队列中。任务队列将采用链表队列的方式，目的在于方便的插入、删除和排序，同时也便于实现长度变化的动态队列。VPX高速总线采用串行RapidIO技术，在4对差分线上实现10Gb／s的有效传输速率，完成三级节点间数据并行高速全交换。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于VPX架构的嵌入式有源相控阵多功能集成调度系统，其特征在于：采用基于VPX架构平台，包含中心调度节点和面阵调度节点及实时波控节点三级节点，三级节点间采用VPX高速总线连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于VPX架构的嵌入式有源相控阵多功能集成调度方法，其特征在于：采用基于VPX架构平台，包含中心调度节点和面阵调度节点及实时波控节点三级节点，三级节点间采用VPX高速总线连接；中心调度节点和面阵调度节点采用并行多片多核PowerPC平台，完成多个面阵资源调度的同时并行处理，并将调度处理结果产生为执行任务包，通过VPX高速总线发送给实时波控节点，实时波控节点采用基于FPGA的高速实时信号处理平台，分解执行任务包，按照执行任务包的时间要求实时控制雷达系统工作。2.一种根据权利要求1所述的基于VPX架构的嵌入式有源相控阵多功能集成调度方法，其特征在于并行多片多核PowerPC平台具有4片双核PowerPCCPU，基于FPGA的高速实时信号处理平台搭载两颗XilinxVirtex-6FPGA芯片，使其每秒具有2400万亿次高性能计算能力，每片FPGA外挂2Gb容量的高速DDR3缓存以及高带宽、低延迟的QDRⅡ+SRAM，两片FPGA通过100对LVDS实现互联，采用SerDes技术，线速可达1.25Gbps。3.一种根据权利要求1所述的基于VPX架构的嵌入式有源相控阵多功能集成调度方法，其特征在于中心调度节点仅有一个，接收来自于雷达系统功能子系统的功能任务申请和导航信息，根据导航信息计算功能任务工作的阵面，并通过VPX总线将相应的功能任务和导航信息分发给面阵调度节点。4.一种根据权利要求1所述的基于VPX架构的嵌入式有源相控阵多功能集成调度方法，其特征在于每个面阵调度节点对应一个阵面，共4个面阵调度节点对应4个阵面，接收中心调度节点发送的功能任务和导...

【专利技术属性】
技术研发人员：付林，杨玉亮，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二四研究所，
类型：发明
国别省市：