CN104965802A - 基于corba标准的多功能射频综合一体化装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置和系统，该装置包括：通过紧凑型外设组件互连标准CPCI总线互相连接的主控制模块、至少一个波形处理模块和至少一个射频RF模块，所述主控制模块、至少一个波形处理模块和至少一个RF模块以插拔式组件的方式连接到CPCI总线上；该波形处理模块，用于运行波形算法来进行信号处理；所述RF模块，用于提供信号的发射和接收通路；所述主控制模块，用于基于CORBA规范的软件通信架构SCA为上位机、波形处理模块和RF模块分别提供标准接口，以及根据接收的上位机指令，调用波形处理模块或RF模块执行相应的功能。该装置使用灵活度更高，并且能够根据商业标准减少开发费用。
Description
技术领域
本发明涉及多功能射频综合一体化领域，特别是基于软件无线电思想将通用射频综合硬件平台与通过CORBA(Common Object Request BrokerArchitecture，公共对象请求代理体系结构)标准来实现的SCA(Software communication architecture，软件通信架构)进行有机结合的设计。
背景技术
多功能射频综合一体化技术已经成为一种发展趋势，用户越来越迫切希望在一部设备上就能同时实现雷达、通信及电子战等设备的功能，同时完成各种不同的任务。而如果将现有的雷达、通信、电子战等多项功能整合到一起，不仅需要天线、接收、发射、信号处理和显示设备这些硬件设施，而且工作频率和性能要求等不尽相同。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
目前比较新的多功能射频综合系统主要是基于SDR(Software Defined Radio，软件无线电)的概念，基本实现了功能软件模块化，在通用的硬件平台上，通过调用不同的软件模块来实现不同的功能，一体化程度较高，但是使用的灵活度不够。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置和系统，其使用灵活度更高。
为达上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置，其包括：通过紧凑型外设组件互连标准CPCI总线互相连接的主控制模块、至少一个波形处理模块和至少一个射频RF模块，所述主控制模块、所述至少一个波形处理模块和所述至少一个RF模块以插拔式组件的方式连接到所述CPCI总线上；
所述波形处理模块，用于运行波形算法来进行信号处理；
所述RF模块，用于提供信号的发射和接收通路；
所述主控制模块，用于基于CORBA规范的软件通信架构SCA为上位机、所述波形处理模块和所述RF模块分别提供标准接口，以及根据接收的上位机指令，调用所述波形处理模块或所述RF模块执行相应的功能；
其中，所述主控制模块可以包括：至少一个波形组件、至少一个设备组件、基于CORBA规范的SCA中间件、CPCI总线接口、操作系统和板级支持包BSP；所述基于CORBA规范的SCA中间件包括基于CORBA定义的软件总线；
所述至少一个波形组件，用于与波形算法相映射，实现往所述多功能射频综合一体化装置的硬件平台上部署；
所述至少一个设备组件，用于与底层的硬件设备相互映射，实现硬件设备的查找；
所述至少一个波形组件和所述至少一个设备组件均连接至所述基于CORBA定义的软件总线；
所述至少一个设备组件还连接至所述CPCI总线接口，并通过所述CPCI总线接口与所述CPCI总线连接。
较佳地，该装置包括多个设备组件，该多个设备组件包括：RF设备组件、针对数字信号处理器DSP的设备组件、针对现场可编程门阵列FPGA的设备组件和本地设备组件；
所述RF设备组件，用于与所述RF模块的映射，通过RF设备组件上的标准接口提供信号的发射和接收通路；
所述针对DSP的设备组件，用于执行第一类数字信号处理；
所述针对FPGA的设备组件，用于执行第二类数字信号处理；
所述本地设备组件，用于接收上位机发送的指令并发送给所述主控制模块。
较佳地，所述波形处理模块可以采用数字信号处理器DSP或者现场可编程门阵列FPGA，所述波形处理模块包括二通道模数转换单元和二通道数模转换单元。
较佳地，所述RF模块使用包括时分双工TDD或频分双工FDD在内的全双工通讯方式，工作频带是2M～16GHz。
另一方面，本发明还提供一种基于CORBA标准的多功能射频综合一体化系统，所述系统包括上位机和上述任意一种基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置；
所述上位机通过局域网LAN与所述基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置连接，用于选择对应的波形组件，进行收发控制、参数控制及显示相关的数据或信号。
较佳地，所述上位机包括基于CORBA定义的软件总线接口，并通过所述基于CORBA定义的软件总线接口与所述基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置中的基于CORBA定义的软件总线建立CORBA连接。
本发明提供的上述技术方案具有如下有益技术效果：
本发明提供的基于CORBA的多功能射频综合一体化装置、系统能够根据商业标准减少开发费用；通过可重用设计模块，减少新波形或其他SCA应用的开发时间；以及，实现在不同的SCA之间提供应用软件的可移植性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的实施例的基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置的整体结构框图；
图2是本发明的实施例的基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置的细化结构框图；
图3是本发明的实施例的基于CORBA标准的多功能射频综合一体化系统的架构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的实施例的目的是提供一种基于CORBA标准的射频综合一体化架构的装置和系统，将雷达、通信、电子战等多种功能集成在一起，以通用、标准、模块化的通用硬件平台为依托来同时实现雷达、通信及电子战等设备的功能，由CORBA提供一个分布式的环境，保障软件的可移植、可重用性和可扩展性。
SCA(软件通信架构)是基于CORBA制定的软件无线电软件协议和相应技术标准，通过CORBA规范实现了软件总线，为各软件模块之间进行数据传输与联系提供的虚拟公共通道和接口，这是基于CORBA标准的多功能射频综合一体化架构设计的基础。(其中CORBA标准由对象管理组织(OMG，Object Management Group)设立并进行控制，CORBA定义了一系列API(Application Programming Interface，应用程序编程接口)、通信协议和物件/服务信息模型，使得异质应用程序能够互相操作，这些应用程序用不同的程序语言编写，运行在不同的平台上。)
SCA定义了一个实现独立、开放的软件框架，支持开发软件开发的基本需求，包括了开发软件的接口规范、应用编程接口、行为规范和准则。本发明的实施例根据SCA提供的标准架构来抽象通用硬件平台，通过模块化、标准化的方式来克服传统严格强制性编程技术及硬件的依赖性，并具备通过软件升级获得新功能的技术优势。
本发明的实施例具体是这样实现的：
图1是本发明的实施例的基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置的整体结构框图。其示出了该装置的通用硬件平台结构示意图，如图1所示，该基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置包括：通过紧凑型外设组件互连标准CPCI总线互相连接的主控制模块、至少一个波形处理模块和至少一个射频RF(Radio Frequency，射频)模块，该主控制模块、至少一个波形处理模块和至少一个RF模块以插拔式组件的方式连接到CPCI(Compact Peripheral Component Interconnect，紧凑型外设组件互连标准)总线上；波形处理模块，用于运行一种或多种波形算法(例如FM解调算法，频谱检测算法，DS/QPSK算法等)来进行信号处理；RF模块，用于提供信号的发射和接收通路；主控制模块，用于基于CORBA规范的软件通信架构SCA为上位机、波形处理模块和RF模块分别提供标准接口，以及根据接收的上位机指令，调用该波形处理模块或RF模块执行相应的功能。通过将RF模块、波形处理模块、主控制模块都采用CPCI总线方式互相连接，可以使系统硬件具有更高的兼容性和可扩展性。可选地，波形处理模块可采用数字信号处理器DSP或者现场可编程门阵列FPGA，波形处理模块可包括二通道模数转换单元和二通道数模转换单元。可选地，该RF模块使用包括时分双工TDD或频分双工FDD在内的全双工通讯方式，工作频带是2M～16GHz。
在本实施例中，主控制模块，波形处理模块，RF模块，以及其他功能性模块均可作为插拔式组件的方式连接到CPCI总线上，SCA在创建波形应用的时候可自由选择需要的硬件模块进行部署。对于组件声明，需要定义每一个抽象接口，用于连接平台中其他组件的接口，这个组件可能是波形应用组件，也可能是设备组件。当定义接口时，需要提供对底层硬件进行访问的协议。
在本实施例中，作为一种较佳实施方式，该主控制模块可包括：一个或多个波形组件、一个或多个设备组件、基于CORBA规范的SCA中间件(基于CORBA定义的软件总线)、操作系统和板级支持包BSP或业务板驱动。
图2是本发明的实施例的基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置的细化结构框图。在图2中示出了基于CORBA标准的软件总线结构。请参阅图2，通过CORBA规范实现了软件总线的结构，为各软件模块之间进行数据传输与联系提供的虚拟公共通道和接口界面。它起到类似于计算机系统硬件总线的作用，只要将应用模块按总线规范做成具有基于CORBA标准接口的软插件的形式，插入软总线即可运行。
软件部分的任务首先就是定义硬件抽象，这个硬件抽象主要用于将波形和其他无线系统应用从特定的硬件系统中隔离出来。由于不同的波形应用有不同功能和特性，需要根据波形应用的具体功能和特性，该应用与其它应用的交互，以及该应用的数据的收发处理过程，分析出波形应用所需要的各个层次，然后依照SCA的软件体系结构，逐层实现。对于该应用，每一层都是一个组件，组件与组件之间也是通过CORBA标准定义的接口进行通信。
平台的功能分解对于一个合适的无线平台设计非常关键，分解的单元或组件需要高度的粘合，需要尽可能地隔离硬件平台特有的能力，提供对平台唯一一个能力的访问，这样允许无线平台支持最大数量的无线波形/应用(因为波形组件/应用组件对于底层的硬件是松耦合的，可以在不同的平台上移植)。
继续参阅图2，在该较佳的示例性实施例中，主控制模块包括多个波形组件、多个设备组件、基于CORBA规范定义的软件总线和CPCI总线接口，多个波形组件和多个设备组件均连接至该基于CORBA规范定义的软件总线，并且多个设备组件还连接至CPCI总线接口，并通过CPCI总线接口与CPCI总线连接。波形组件，用于与波形算法相映射，实现往所述多功能射频综合一体化装置的硬件平台上部署；设备组件，用于与底层的硬件设备相互映射，实现硬件设备的查找。该硬件设备是指RF模块、波形处理模块、主控制模块。
该多个设备组件可包括：RF设备组件、针对数字信号处理器DSP的设备组件、针对现场可编程门阵列FPGA的设备组件和本地设备组件；RF设备组件，用于与RF模块的映射，通过RF设备组件上的标准接口提供信号的发射和接收通路；该针对DSP的设备组件，用于执行第一类(算法复杂度高、计算数据量小)数字信号处理；该针对FPGA的设备组件，用于执行第二类(算法复杂度不高、计算数据量大的)数字信号处理；所述的复杂运算是指：除了加、减、乘以外的其他运算方式，对精度要求较高，对于FPGA来说都可认为是高复杂度。复杂度不高是指：以加、减、乘为主的运算方式对FPGA来说是复杂度不高的运算。该本地设备组件，相当于一个控制器，用于接收上层发送的指令并发送给主控制模块。
在图2中，MHAL(Modem Hardware Abstraction Layer，调制解调器硬件抽象层)接口标准用于DSP、FPGA这类可编程硬件间的通信。MHAL实体是一个基于CORBA的设备接口，MHAL提供了波形组件间通信的的底层的API。MHAL函数指的是MHAL接口与其他设备进行通信的接口函数。
主控制模块内部数据流程如下：上位机通过基于CORBA规范的标准接口将指令传递到波形组件，波形组件通过标准接口与设备组件进行通信，设备组件通过通过标准接口驱动底层硬件模块进行工作，进行读取或写入工作。
图3是本发明的实施例的基于CORBA标准的多功能射频综合一体化系统的架构示意图。该系统包括上位机和前述的任意一种基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置；上位机通过局域网LAN与基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置连接，用于选择对应的波形组件，进行收发控制、参数控制及显示相关的数据或信号。
进一步地，该上位机包括基于CORBA定义的软件总线接口，并通过基于CORBA定义的软件总线接口与基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置中的基于CORBA定义的软件总线建立CORBA连接。
请继续参阅图3，整个架构是一个分层的结构，将应用与底层硬件分开，由SCA的核心框架提供，相当于在应用软件与硬件层之间提供了一个抽象的中间层。在这样的情况下，尽可能地提高了软件应用的可移植性，并最大化的减少了具体功能应用对硬件平台的依赖性，使得整个射频综合一体化架构具有更好的兼容性以及协同工作的能力。
这种架构下，本发明的实施例可以把具体的波形文件放在上位机上，系统上电初始化时，主控制模块加载VXWORKS操作系统以及RF模块、波形处理模块、主控制模块等硬件设备驱动程序，然后加载基于CORBA定义的SCA系统组件分布架构的组件描述文件(XML文件，即可扩展标识语言文件)以及应用波形文件。用户通过上位机选择所需要的功能，针对对应功能组件进行波形部署，将波形组件分别部署到硬件平台的GPP(GeneralPurpose Processor，通用处理器)、DSP(digital signal processor，数字信号处理器)和FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)计算节点上，进行功能实现。值得注意的是：通过上位机，除了可以选择对应的波形组件，还可以进行必要的收发控制、参数控制及相关的数据、信号显示等功能，使得整个射频综合一体化的架构更加完善灵活。
本发明的实施例的基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置、系统还具有以下优点：
1、根据商业标准减少开发费用；
2、通过可重用设计模块，减少新波形或其他SCA应用的开发时间；
3、在不同的SCA之间提供应用软件的可移植性。
本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrativelogical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrativecomponents)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置，其特征在于，包括：通过紧凑型外设组件互连标准CPCI总线互相连接的主控制模块、至少一个波形处理模块和至少一个射频RF模块，所述主控制模块、所述至少一个波形处理模块和所述至少一个RF模块以插拔式组件的方式连接到所述CPCI总线上；
所述波形处理模块，用于运行波形算法来进行信号处理；
所述RF模块，用于提供信号的发射和接收通路；
所述主控制模块，用于基于CORBA规范的软件通信架构SCA为上位机、所述波形处理模块和所述RF模块分别提供标准接口，以及根据接收的上位机指令，调用所述波形处理模块或所述RF模块执行相应的功能；
其中，所述主控制模块包括：
至少一个波形组件、至少一个设备组件、基于CORBA规范的SCA中间件、CPCI总线接口、操作系统和板级支持包BSP；所述基于CORBA规范的SCA中间件包括基于CORBA定义的软件总线；
所述至少一个波形组件，用于与波形算法相映射，实现往所述多功能射频综合一体化装置的硬件平台上部署；
所述至少一个设备组件，用于与底层的硬件设备相互映射，实现硬件设备的查找；
所述至少一个波形组件和所述至少一个设备组件均连接至所述基于CORBA定义的软件总线；
所述至少一个设备组件还连接至所述CPCI总线接口，并通过所述CPCI总线接口与所述CPCI总线连接。
2.根据权利要求1所述的基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置，其特征在于，包括多个设备组件，该多个设备组件包括：RF设备组件、针对数字信号处理器DSP的设备组件、针对现场可编程门阵列FPGA的设备组件和本地设备组件；
所述RF设备组件，用于与所述RF模块的映射，通过RF设备组件上的标准接口提供信号的发射和接收通路；
所述针对DSP的设备组件，用于执行第一类数字信号处理；
所述针对FPGA的设备组件，用于执行第二类数字信号处理；
所述本地设备组件，用于接收上位机发送的指令并发送给所述主控制模块。
3.根据权利要求1所述的基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置，其特征在于，所述波形处理模块采用数字信号处理器DSP或者现场可编程门阵列FPGA，所述波形处理模块包括二通道模数转换单元和二通道数模转换单元。
4.根据权利要求1所述的基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置，其特征在于，所述RF模块使用包括时分双工TDD或频分双工FDD在内的全双工通讯方式，工作频带是2M～16GHz。
5.根据权利要求1所述的基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置，其特征在于，所述主控制模块运行的操作系统是VxWorks5.5.1系统。
6.一种基于CORBA标准的多功能射频综合一体化系统，其特征在于，所述系统包括上位机和如权利要求1-5中任一项所述的基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置；
所述上位机通过局域网LAN与所述基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置连接，用于选择对应的波形组件，进行收发控制、参数控制及显示相关的数据或信号。
7.根据权利要求6所述的基于CORBA标准的多功能射频综合一体化系统，其特征在于，所述上位机包括基于CORBA定义的软件总线接口，并通过所述基于CORBA定义的软件总线接口与所述基于CORBA标准的多功能射频综合一体化装置中的基于CORBA定义的软件总线建立CORBA连接。
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