CN111596263B - 软件化雷达集成架构与开发环境 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种软件化雷达集成架构与开发环境,该装置包括:综合开发管理平台,用于基于软硬件解耦的信号处理系统开放式体系架构规范和信号处理系统组件设计规范,利用软硬件解耦层次化开放式系统架构,根据信号处理系统的新应用需求,信号处理系统的基本信号处理模块,对信号处理系统的基本构成模块进行新设置;信号处理系统的基本构成模块,用于在被综合开发管理平台进行新设置之后,基于新应用需求对雷达信号进行处理。本发明的方案,可以解决采用定制性的专用硬件和软件开发模式所开发出来的雷达信号处理系统存在应用难度大的问题,达到提升雷达信号处理系统的应用便捷性的效果。
Description
技术领域
本发明属于雷达技术领域,具体涉及一种软件化雷达集成架构与开发环境,尤其涉及一种软件化信号处理系统的开发装置和软件化雷达信号处理系统、以及基于该系统开发得到的软件化雷达信号处理系统,例如可以是一种信号处理系统的开发装置和雷达信号处理系统(即一种信号处理系统的开发装置、以及利用信号处理系统的开发装置开发得到的雷达信号处理系统)。
背景技术
雷达是军事信息系统中重要的前端主动式信息感知设备。在过去的二十年里,雷达技术的发展过程经历了从模拟到数字的不断演变,数字化已成为现代雷达系统的一个显著特征。信号处理系统是雷达的核心组成部分,需要在复杂的电磁波背景环境下,利用各种先进的信号处理技术和手段,来完成对干扰和杂波的抑制、对环境特性的估计和认知,获取目标和信号的空间和时间、属性等信息。
尽管雷达信号处理系统技术已得到快速发展,但在一些工程实践中,受技术条件限制,我国雷达型号研发主要还是大量采用定制性的专用硬件和软件开发模式。但这种采用定制性的专用硬件和软件开发模式所开发出来的雷达信号处理系统,使用并不方便。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案,并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于,针对上述缺陷,提供一种软件化雷达集成架构与开发环境,以解决采用定制性的专用硬件和软件开发模式所开发出来的雷达信号处理系统存在应用难度大的问题,达到提升雷达信号处理系统的应用便捷性的效果。
本发明提供一种软件化雷达集成架构与开发环境,包括:综合开发管理平台和信号处理系统的基本构成模块;其中,综合开发管理平台,用于在接收到信号处理系统的新应用需求的情况下,基于软硬件解耦的信号处理系统开放式体系架构规范和信号处理系统组件设计规范,利用软硬件解耦层次化开放式系统架构,根据信号处理系统的新应用需求,信号处理系统的基本信号处理模块,对信号处理系统的基本构成模块进行新设置,以使新设置后的信号处理系统能够满足新应用需求;软件化信号处理系统的基本构成模块,用于在被综合开发管理平台进行新设置之后,基于新应用需求对雷达信号进行处理。
可选地,综合开发管理平台,能够支持模块化开发技术、可视化开发技术、自动代码生成技术和/或组件化开发技术。
可选地,综合开发管理平台,包括:图形化建模工具、信号处理功能组件、自动代码生成工具、编译或加载工具、和/或映射方案实现工具;其中,图形化建模工具,用于将抽象的组件图形化,以根据新应用需求实现雷达信号处理系统的建模与描述;信号处理功能组件,用于提供具有通用化、标准化接口的软件功能组件;自动代码生成工具,用于将图形化的建模转化为新应用需求相对应的硬件平台的源程序;编译或加载工具,用于将源程序编译成新应用需求相对应的硬件平台上的可执行程序进行运行;映射方案实现工具,用于新应用需求所对应任务将任务部署到不同硬件上,以实现新应用需求所对应任务的映射和部署。
可选地,图形化建模工具,包括:开发工程的管理操作、配置参数的描述机制,多层次图形化建模机制,硬件模型的描述机制,和/或功能组件与硬件模型间的映射描述机制。
可选地,软件化信号处理系统的基本构成模块,包括:中间件和信号处理系统的试验平台;其中,中间件,用于实现信号处理系统的试验平台与综合开发管理平台之间的数据计算和数据通信;信号处理系统的试验平台,用于提供基于不同CPU、GPU和/或DSP的多种信号处理系统试验平台,对新设置的信号处理系统进行调试。
可选地,中间件,包括:通信中间件和计算中间件;其中,通信中间件,用于实现信号处理系统的试验平台与综合开发管理平台之间的数据调度和数据传输;计算中间件,用于实现信号处理系统的试验平台与综合开发管理平台之间的数据计算。
可选地,通信中间件,包括:发布或订阅模式模块和规范QoS服务质量策略模块;其中,发布或订阅模式模块,用于在接收到新应用需求的情况下,将新应用需求所对应的事件注册到数据调度中心;规范QoS服务质量策略模块,用于使应用程序通过新应用需求所对应事件的参与者的QoS约束,决定新应用需求所对应事件所需要的服务行为。
可选地,计算中间件,包括:计算平台和算法库,并在计算平台中以算法库的形式提供多种算法的函数实现方式;算法库,包括:计算平台的平台无关函数接口和计算平台的平台相关函数接口,平台无关函数接口和平台相关函数接口分层设置;平台无关函数接口,作为计算中间件对上层应用程序提供的接口,用于将基于不同计算平台的并行函数封装在统一的函数接口中提供给使用方;平台相关函数平台,用于为应用函数、基础函数和辅助函数三种类型提供函数接口;应用函数,用于新应用需求所对应的具体应用领域中的高级应用设计的实现方式;基础函数,用于提供常用基本算法的并行化实现方式;辅助函数,用于为算法库提供辅助的查询与配置功能。
可选地,信号处理系统的试验平台,包括:CPU处理平台、GPU处理平台和/或DSP处理平台。
与上述装置相匹配,本发明再一方面提供一种雷达信号处理系统,包括:以上所述的软件化雷达集成架构与开发环境所开发的雷达信号处理系统。
本发明的方案,通过针对雷达信息处理系统的应用,实现雷达应用软件集成架构与开发环境适配,支持雷达应用功能动态重构与软硬件映射部署,提高雷达应用功能研发质量和效率,从而降低雷达信号处理系统的应用难度。
进一步,本发明的方案,通过利用软件化雷达集成架构与开发环境、中间件和组件库,针对雷达信息处理系统的应用,实现雷达应用软件集成架构与开发环境适配,实现软件化雷达集成架构与开发环境将具备快速功能切换能力、图形化/模型化开发能力和软硬件资源的开放式集成能力,可以充分体现软件化雷达集成架构与开发环境的开放性、灵活性、高效性和实用性,提升雷达信号处理系统的应用便捷性。
由此,本发明的方案,通过利用软件化雷达集成架构与开发环境、中间件和组件库,针对雷达信息处理系统的应用,实现雷达应用软件集成架构与开发环境适配,支持雷达应用功能的动态重构与软硬件映射部署,解决采用定制性的专用硬件和软件开发模式所开发出来的雷达信号处理系统存在应用难度大的问题,达到提升雷达信号处理系统的应用便捷性的效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的软件化雷达集成架构与开发环境的一实施例的结构示意图;
图2为本发明的软件化雷达集成架构与开发环境(如可用于雷达、声呐等信号处理开发的系统)的一实施例的结构示意图;
图3为本发明的软件化雷达集成架构与开发环境(如可用于雷达、声呐等信号处理开发的系统)中模块化/可视化综合开发管理平台的一实施例的结构示意图;
图4为本发明的软件化雷达集成架构与开发环境(如可用于雷达、声呐等信号处理开发的系统)中模块化/可视化综合开发管理平台的一实施例的应用实例的流程示意图;
图5为本发明的软件化雷达集成架构与开发环境(如可用于雷达、声呐等信号处理开发的系统)中模块化/可视化综合开发管理平台的一实施例的软件界面的结构示意图;
图6为本发明的软件化雷达集成架构与开发环境(如可用于雷达、声呐等信号处理开发的系统)中订阅发布数据流程的一实施例的流程示意图;
图7为本发明的软件化雷达集成架构与开发环境(如可用于雷达、声呐等信号处理开发的系统)中计算中间件架构的一实施例的结构示意图;
图8为本发明的软件化雷达集成架构与开发环境(如可用于雷达、声呐等信号处理开发的系统)中组件库的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例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。
根据本发明的实施例,提供了一种软件化雷达集成架构与开发环境。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该软件化雷达集成架构与开发环境可以包括:综合开发管理平台和信号处理系统的基本构成模块。综合开发管理平台,可以是模块化/可视化综合开发管理平台。信号处理系统的基本构成模块,可以是典型雷达信号处理系统。
其中,综合开发管理平台,可以用于在接收到信号处理系统的新应用需求的情况下,基于软硬件解耦的信号处理系统开放式体系架构规范和信号处理系统组件设计规范,利用软硬件解耦层次化开放式系统架构,根据信号处理系统的新应用需求,信号处理系统的基本信号处理模块,对信号处理系统的基本构成模块进行新设置,以使新设置后的信号处理系统能够满足新应用需求。
软硬件解耦的信号处理系统开放式体系架构规范,是用于指导软件架构设计、以实现软硬件解耦的原则,该原则规定了软件架构设计的层次、接口等。例如:使软件和各种硬件(包括CPU/GPU/DSP处理平台等)的接口统一,即使硬件有升级,只需要硬件适配部分升级,不必更改软件部分。信号处理系统组件设计规范,是用于指导组件(例如脉冲压缩组件)粒度大小、接口要求、撰写形式等的原则。例如:组件接口要求明确,粒度根据处理器的处理能力适中确定,并且功能独立,撰写形式符合C/C++编程规范。
例如:基于软硬件解耦的信号处理系统开放式体系结构规范和组件设计规范,开发具有模块化、可视化的综合开发管理平台。其中,信号处理系统开放式体系结构规范和组件设计规范,是指针对各个组件的计算规模大小、输入、输出、参数等给出的行为限定。采用模型化/可视化综合开发管理平台,系统能实现模块化可视化开发,辅助系统开发者实现系统的层次化开发,可以对算法设计和系统实现进行层次化解耦合。综合开发管理平台,可以实现多种功能,如:图形化模块化开发、自动代码生成和任务映射及部署。综合开发管理平台,为信号处理功能的建模、实现和管理等提供了具体的操作工具,是提高雷达信息处理系统通用化和模块化的重要技术手段。
信号处理系统的基本构成模块,可以用于在被综合开发管理平台进行新设置之前,基于预设的基本应用需求对雷达信号进行处理;在被综合开发管理平台进行新设置之后,基于新应用需求对雷达信号进行处理。例如:信号处理系统的基本构成模块,具有雷达信号处理系统的基本信号处理模块和扩展模块;基本信号处理模块,可以用于基于预设的基本应用需求对雷达信号进行处理;扩展模块,可以用于基于新应用需求被重新设置,以在被重新设置后结合基本信号处理模块基于新应用需求对雷达信号进行处理。
例如:可以针对雷达信息处理系统的应用,实现雷达应用软件集成架构与开发环境适配,支持雷达应用功能动态重构与软硬件映射部署,提高雷达应用功能研发质量和效率。软件化雷达综合开发应用软件平台和实时信号处理系统,主要应用方向为各种型号的雷达系统、以及相关信号处理类业务,如声呐、电子对抗等。可以在此基础上,充分体现软件化雷达集成架构与开发环境的开放性、灵活性、高效性和实用性,软件化雷达集成架构与开发环境将具备快速功能切换能力、图形化/模型化开发能力和软硬件资源的开放式集成能力。
例如:基于组件技术,可以方便地进行模块库扩展,通过实现对其它领域通用功能模块的扩展支持,系统可以在其他领域内得到应用。在军事应用方面,有助于实现雷达系统的软件化、系列化、通用化和模块化,从而支持雷达功能的整合,减少雷达型谱和数量,提高通用化和标准化,减轻后勤保障的压力;有助于缓解我国雷系统研制经费重复投资的现象,同时缩短了系统的开发周期,将为我国国防事业带来重大经济效益。
由此,通过根据新应用需求对对信号处理系统的基本构成模块进行新设置,以使新设置后的信号处理系统能够满足新应用需求,使得信号处理系统的信号处理能力可以满足多种应用需求,使得信号处理系统的应用更加便捷和灵活。
在一个可选例子中,综合开发管理平台,能够支持模块化开发技术、可视化开发技术、自动代码生成技术和/或组件化开发技术。
模块化及可视化开发技术,指用于将整个处理中各个分部分代码抽象建模为用户方便可用的可视模块及其组成的数据流图的技术(具体可以参见图4所示的例子)。该技术可使用户方便快速构建和修改处理流程;自动代码生成指将用户搭建完成的数据流图(具体可以参见图4所示的例子),自动转化为程序代码的技术。该技术可对用户屏蔽硬件的具体实现细节(例如模块间通信方式),将用户从底层重复劳动中解放,将更多精力用于算法的改进;组件化开发技术指用户可利用具有独立功能的组件(例如脉冲压缩组件)构建组件库,并可利用组件库,构建相应的流图。该技术可方便用户形成技术积累,加快二次开发的速度。
例如:软件化雷达综合开发应用软件平台和实时信号处理系统的核心是模块化/可视化综合开发管理平台,该模块化/可视化综合开发管理平台具有对实时信号处理任务的数据流驱动图形化/模型化开发、高性能自动代码生成、多任务映射部署功能。模块化/可视化综合开发管理平台中,设置有模块化开发技术模块、可视化开发技术模块、自动代码生成技术模块和组件化开发技术模块。
例如:采用图形化/模型化实时信号处理任务综合开发集成技术,利用图形化/模型化实时信号处理任务综合开发集成,提供一个具有通用的可视化开发软件平台,能够直接针对多处理器系统,直接利用经过组件化封装的模型来快速构建信号处理任务,并通过可扩展性描述机制、自动代码生成机制、中间件等技术的支撑,快速把顶层用户的信号处理任务转化到具体的硬件平台上的目标代码并高效运行。其中,组件化封装的模型,即是利用本发明软件构造的、具有特定功能的、经过封装的信号处理算法单元,举例来说,例如脉冲压缩等。可扩展性描述机制,指本发明采用的、可用来增加或改动信号处理流程中某个算法组件的软件实现机制,例如原来的流程里没有恒虚警检测这个功能,后面又需要添加这个功能,可以通过本发明便捷的图形化添加该功能。
由此,通过提供能够支持模块化开发技术、可视化开发技术、自动代码生成技术、组件化开发技术等多种技术的综合开发管理平台,可以利用多种开发技术对雷达信号处理系统进行基于新应用需求的开发,能够更好地提升开发便捷性和开发效率。
在一个可选例子中,综合开发管理平台,可以包括:图形化建模工具、信号处理功能组件、自动代码生成工具、编译或加载工具、和/或映射方案实现工具。例如:模块化/可视化综合开发管理平台,可以包括:图形化建模工具、信号处理功能组件、自动代码生成工具、编译/加载工具、映射方案实现工具。
具体地,图形化建模工具,可以用于将抽象的组件图形化,以根据新应用需求实现雷达信号处理系统的建模与描述。例如:图形化建模工具,可将抽象的组件图形化,能够辅助设计者实现雷达信号处理系统的建模与描述,如数据源、脉压、抗干扰、点迹凝聚、数据处理等均为将组件代码抽象图形化的形式。
可选地,图形化建模工具,可以包括:开发工程的管理操作、配置参数的描述机制,多层次图形化建模机制,硬件模型的描述机制,和/或功能组件与硬件模型间的映射描述机制。例如:图形化开发模式,可以包括:开发工程的管理操作、配置参数的描述机制、多层次图形化建模机制、硬件模型的描述机制、功能组件与硬件模型间的映射描述机制等。
由此,通过多种形式的图形化建模工具,可以提升图形化建模工具的使用便捷性和灵活性。
具体地,信号处理功能组件,可以用于提供具有通用化、标准化接口的软件功能组件。例如:信号处理功能组件,可以是软件化雷达集成架构与开发环境提供的、可以直接使用的功能模块,例如雷达信号处理中的脉压组件,又如数据源、脉压、抗干扰、点迹凝聚、数据处理组件。信号处理组件库,可以包括:增强信号处理功能组件库的接口规范性,开发完备的信号处理功能组件库、提高基于组件库的运行效率等。通过提供给用户具有通用化、标准化接口的软件功能组件,提高软件复用性和可移植性。
具体地,自动代码生成工具,可以用于将图形化的建模转化为新应用需求相对应的硬件平台的源程序。例如:自动代码生成工具,可将图形化的建模转化为相对应的实例程序,能将标准的雷达建模描述语言转化为相应硬件平台的源程序。自动代码生成工具,可以提高自动代码生成机制的效率,完成多平台自动代码生成机制的实现。如采用雷达信号处理系统描述语言,可以包括:建模描述语言语法的规范性、标准化描述语言的解析工具等,进行自动代码生成和有关配置。
具体地,编译或加载工具,可以用于将源程序编译成新应用需求相对应的硬件平台上的可执行程序进行运行。例如:编译/加载工具,能将源程序编译成相应硬件平台上的可执行程序进行运行。
具体地,映射方案实现工具,可以用于新应用需求所对应任务将任务部署到不同硬件上,以实现新应用需求所对应任务的映射和部署。例如:映射方案实现工具,可将任务部署到不同硬件上,能帮助用户实现任务映射和部署。如采用辅助工具可以实现结果显示、控制、中间结果查看等功能。
例如:采用多处理器平台虚拟化资源管理和多任务映射机制,利用多处理器平台虚拟化资源管理和多任务映射机制,通过对底层基础软硬件功能的封装,通过开发相关适配接口软件和描述机制,形成一种对系统资源的逻辑化描述能力,从而最终建立一种多处理器平台资源虚拟化管理机制。通过该机制的支持,用户可以在无需了解底层硬件处理器数目、板卡数目、数据通信链路细节的情况下,直接实现多个计算任务向处理资源的映射和加载,并灵活地支持一对一、多对一等多种形式的映射方案,并通过辅助优化工具的开发,使得用户能够在实时性、成本、体积、功耗、数据通信量等约束条件下,优化信号处理系统的实现方案。其中,适配接口,指对DSP等硬件平台的通信接口、控制接口等进行描述的、经过抽象的接口;描述机制,指软件描述语言及相应代码生成机制。
例如:具有软硬件解耦体系架构,可支持模型化/图形化实时信号处理任务开发机制,支持自动代码生成、任务映射方案灵活部署能力;可支持典型雷达系统信息处理组件库;支持基于组件的系统功能模块化柔性重组和参数软件定义,支持功能组件重构。通过将软件化雷达信号处理系统的开发技术推进到一个新的成熟阶段,为适应现代雷达高速、多样、动态的信号处理需求构建基础平台和技术基础。
例如:在新型雷达开发方面,软件化雷达设计模式改变了传统雷达的开发方式,通过软件改变系统功能,支持多种任务的灵活加载。这种全新的开发方式可以使软件开发者专注于上层设计,可快速完成底层代码实现及软件方案修改,大大提高了开发效率,所开发的软件具有通用化、模块化、参数化等优点。
由此,通过在综合开发管理平台中设置图形化建模工具、信号处理功能组件、自动代码生成工具、编译或加载工具、映射方案实现工具等多种工具,在雷达信息处理系统的开发过程中利用不同工具进行不同处理,可以快速完成底层代码实现及软件方案修改,大大提高了开发效率。
在一个可选例子中,信号处理系统的基本构成模块,可以包括:中间件和信号处理系统的试验平台。例如:中间件,可以是符合规范的中间件。试验平台,可以是基于不同CPU、GPU和/或DSP的多种信号处理系统试验平台。
具体地,中间件,可以用于实现信号处理系统的试验平台与综合开发管理平台之间的数据计算和数据通信。
可选地,中间件,可以包括:通信中间件和计算中间件。
具体地,通信中间件,可以用于实现信号处理系统的试验平台与综合开发管理平台之间的数据调度和数据传输。
例如:中间件,可以包括通信中间件、计算中间件等。中间件是基础软件的一类,是位于底层平台与应用软件之间的通用服务。屏蔽底层的软硬件资源调度、通信、计算等实现细节和差异性,以编程接口的形式提供出来。软件可配置雷达信息处理系统采用中间件,即可调用底层功能。
由此,通过在中间件中设置通信中间件、计算中间件等,可以实现试验系统与综合开发管理平台之间的数据处理,方便基于新应用需求进行信号处理系统的开发,有利于提升开发效率。
更可选地,通信中间件,可以包括:发布或订阅模式模块和规范QoS服务质量策略模块。
具体地,发布或订阅模式模块,可以用于在接收到新应用需求的情况下,将新应用需求所对应的事件注册到数据调度中心。
例如:通信中间件的数据调度中心,可以包括:发布/订阅接口。发布/订阅模式下,订阅者把自己想订阅的事件注册到调度中心,当该事件触发时候,发布者发布该事件到调度中心,由调度中心统一调度订阅者注册到调度中心的处理代码。在雷达信号处理中,可以把每个功能模块设计成订阅者和发布者,每个模块都会产生输入和输出数据,即为发布的主题;功能模块之间的数据流转就形成了一整套订阅、发布数据的流程。雷达等信号处理需要的功能模块,如数据源、脉压、抗干扰、点迹凝聚、数据处理组件等功能组件。
具体地,规范QoS服务质量策略模块,可以用于使应用程序通过新应用需求所对应事件的参与者的QoS约束,决定新应用需求所对应事件所需要的服务行为。
例如:通信中间件的数据调度中心,可以包括:规范QoS服务质量策略模块。应用程序通过参与者的QoS约束,来指定需要的行为,然后由通信中间件的服务决定如何实现这些行为。这些策略应可以用于所有实体(主题、发布者、订阅者等等),但不是所有的策略都适可以用于所有的实体类型。
例如:发布者和订阅者通过“请求-提供”(RxO)模式相匹配。订阅者请求一组策略,发布者提供一组QoS策略给潜在的订阅者。然后DDS试图将要求的策略和提供的策略相匹配,如果这些策略相匹配则将它们关联起来。
由此,通过在通信中间件中设置发布或订阅模式模块和规范QoS服务质量策略模块等,可以使得综合开发管理平台与试验平台之间数据通信的更加灵活且可靠。
具体地,计算中间件,可以用于实现信号处理系统的试验平台与综合开发管理平台之间的数据计算。
更可选地,计算中间件,可以包括:计算平台和算法库,并在计算平台中以算法库的形式提供多种算法的函数实现方式。算法库,可以包括:计算平台的平台无关函数接口和计算平台的平台相关函数接口,平台无关函数接口和平台相关函数接口分层设置。
例如:计算中间件以算法库的形式,向用户提供各类算法的函数方式实现,这些算法接口隐藏实现细节,是平台无关的。计算中间件采用层次化的结构设计,分为平台无关函数接口和平台相关函数实现两个层次。
平台无关函数接口,作为计算中间件对上层应用程序提供的接口,可以用于将基于不同计算平台的并行函数封装在统一的函数接口中提供给使用方。
平台相关函数平台,可以用于为应用函数、基础函数和辅助函数三种类型提供函数接口。应用函数,可以用于新应用需求所对应的具体应用领域中的高级应用设计的实现方式。基础函数,可以用于提供常用基本算法的并行化实现方式。辅助函数,可以用于为算法库提供辅助的查询与配置功能。
例如:计算平台如算法平台,指DSP或者服务器等可以用于实现计算的硬件。用户应用软件指本发明申请保护的软件化雷达集成架构与开发环境。为了规范和统一算法库的设计要求和测试方法,计算中间件制定一套算法设计标准,并对算法库提出详细的规范和要求,提高算法库的规范性和易测试性。计算中间件提出算法库的封装要求,便于软件可配置雷达信息处理系统对算法库函数的自动调用。平台相关函数实现分为应用函数、基础函数和辅助函数三种类型。应用函数是针对具体应用领域中的高级应用设计的,如雷达信号处理中的脉冲压缩、恒虚警检测等;基础函数提供常用基本算法的并行化实现,如FFT、FIR等常用基本算法,既可以被用户应用软件直接调用,也可可以用于支持更为复杂的应用函数的构造,实现代码重用。辅助函数为算法库提供辅助的查询与配置功能,可以包括:计算平台信息查询、算法内存需求信息查询、算法所需内存空间设置等。
例如:平台无关函数接口是计算中间件对上层应用程序提供的接口,它将基于不同计算平台的并行函数封装在统一的函数接口中提供给用户。针对不同的计算平台编译应用程序时,通过控制编译选项,编译工具链可以将平台无关函数接口自动映射到相应平台的函数库中,从而显著增强应用软件在不同计算平台间的可移植性。
由此,通过在计算中间件中设置计算平台和算法库,方便多种数据计算,可以提高数据计算的方便性和精准性。
具体地,信号处理系统的试验平台,可以用于提供基于不同CPU、GPU和/或DSP的多种信号处理系统试验平台,对新设置的信号处理系统进行调试。
例如:基于选定的硬件处理平台,如DSP板卡构成的硬件系统,实现典型雷达信号处理模块组件化开发和自动代码生成的功能。其中,雷达信号处理系统描述语言,可以包括:建模描述语言语法的规范性、标准化描述语言的解析工具等。搭建典型试验系统,如软件化雷达集成架构与开发环境、以及对应的硬件处理平台构成的一整套可可以用于雷达、声呐等信号处理开发的系统,集成开发环境的调试机制,如可以提供多种系统调试工具、提供多种方式的调试结果查看手段等,完成流程装配和功能、性能验证。
例如:采用软硬件解耦层次化开放式雷达信息处理系统架构和组件规范设计技术,利用软硬件解耦层次化开放式系统架构,研究目标是面向多处理器系统,构建具有通用性的统一层次化结构,利用组件、中间件、实时操作系统等技术内容,通过设计完整的层次间接口和软硬件组件设计规范,实现顶层应用程序和底层硬件平台技术细节之间的屏蔽,使得用户可以在无需了解底层硬件的情况下,快速灵活地开发信号处理任务、系统资源的有效管理和并行处理任务的灵活调度,并支持系统对新型处理器技术、互联网络技术的更新和升级能力。其中,层次间接口可以是上述的计算中间件,计算中间件采用层次化的结构设计,分为平台无关函数接口和平台相关函数实现两个层次;平台相关函数实现又分为应用函数、基础函数和辅助函数三种类型。软硬件组件设计规范指算法组件的针对输入、输出、实现等给出的指导性规则。
例如:在老旧雷达改造方面,通过借鉴软件化雷达设计的理念和原则,可以提高雷达软硬件的复用能力,支持多种标准接口和协议,实现应用程序在多硬件平台的可移植性和可维护性,降低软件开发的成本,支持雷达功能的快速升级,缩短改进周期,减少成本。
由此,通过在信号处理系统的基本构成模块中设置中间件和信号处理系统的试验平台,可以基于综合开发管理平台实现对满足新应用需求的信号处理系统的开发,且开发效率高、成本低。
可选地,信号处理系统的试验平台,可以包括:CPU处理平台、GPU处理平台和/或DSP处理平台。
其中,CPU处理平台、GPU处理平台和/或DSP处理平台作为软件的载体,负责程序的具体执行。其中CPU处理平台适合用于逻辑运算,GPU处理平台适用于大规模并行计算,DSP处理平台体积小、计算能力强。
由此,通过多种处理平台对新设置的信号处理系统进行试验,可以满足多种性能的试验,有利于提升试验的便捷性和可靠性。
经大量的试验验证,采用本发明的技术方案,通过雷达应用软件集成架构与开发环境对硬件的适配,实现针对雷达信息处理系统的应用,支持雷达应用功能动态重构与软硬件映射部署,提高雷达应用功能研发质量和效率,从而降低雷达信号处理系统的应用难度。
根据本发明的实施例,还提供了对应于软件化雷达集成架构与开发环境的一种软件化雷达信号处理系统。该软件化雷达信号处理系统可以包括:由以上所述的软件化信号处理系统的开发装置开发得到的雷达信号处理系统。
一些快速发展的军事作战需求对雷达装备发展提出了新的挑战,比如:
(1)智能化处理需求对系统架构提出了挑战。一些平台基于固定数据流、任务事先设定的架构,缺乏智能化体系架构,无法满足在复杂电磁环境下对干扰、目标的自动认知和智能处理。
(2)精细化处理需求对系统处理能力提出了挑战。复杂电磁环境下的作战需求对精细化处理要求更高,受处理器计算能力、通信能力和存储能力的限制,现有平台还不能完全满足反干扰/杂波、反隐身、高分辨成像等多任务实时处理需要。
(3)多功能雷达需求对系统重构能力提出了挑战。一些信号处理系统初步具备模块级故障重构能力,但根据雷达任务的变化、系统资源的变化等进行动态重构方面尚有一定差距。
(4)系统快速开发需求对开发手段提出了挑战。新型作战需求要求雷达应用新技术新算法的周期越来越短,原有基于人工的设计、开发、调试手段已远远不能满足系统设计开发需要。
考虑到在一些工程实践中,采用定制性的专用硬件和软件开发模式,使得采用定制性的专用硬件和软件开发模式所开发出来的雷达信号处理系统存在应用难度大的问题。例如:采用定制性的专用硬件和软件开发模式所开发出来的雷达信号处理系统,使一些雷达装备普遍存在如下问题:
(1)开放性差。由于缺少系统顶层的开放式、模块化、软件化构建思路,各模块之间尚未形成统一接口规范,不同模块间可重组性不强,整个雷达系统的开放性差;系统采用相对封闭的体系结构,装备间的兼容性和通用性较差,维修保障困难,装备的阵地改造和升级换代困难。
(2)软硬件紧密耦合。雷达系统功能与硬件绑定,硬件平台性能先进但缺少能够实现软硬件解耦合,面向应用开发的基础软件开发环境,因此装备功能单一、规模庞大、型谱复杂。
(3)升级改进难。雷达装备研制面向硬件,底层技术耦合而导致的重复性劳动量大,开发过程未能脱离底层硬件束缚,系统升级改造难以通过软件重构实现,导致研制周期长、资源消耗大,研制总体费用高,对新军事需求的响应慢。
本发明的方案,提供一种软件化雷达集成架构与开发环境的方案,可以针对雷达信息处理系统的应用,实现雷达应用软件集成架构与开发环境适配,支持雷达应用功能动态重构与软硬件映射部署,提高雷达应用功能研发质量和效率。从而,可以在此基础上,充分体现软件化雷达集成架构与开发环境的开放性、灵活性、高效性和实用性,软件化雷达集成架构与开发环境将具备快速功能切换能力、图形化/模型化开发能力和软硬件资源的开放式集成能力。
本发明的方案,可以包括:软件化雷达综合开发应用软件平台和实时信号处理系统,主要应用方向为各种型号的雷达系统、以及相关信号处理类业务,如声呐、电子对抗等。另外,基于组件技术,可以方便地进行模块库扩展,通过实现对其它领域通用功能模块的扩展支持,系统可以在其他领域内得到应用。
图2为本发明的可用于雷达、声呐等信号处理开发的系统的一实施例的结构示意图。
如图2所示,本发明的方案中,软件化雷达综合开发应用软件平台和实时信号处理系统,主要由三个部分组成:软件化雷达集成架构与开发环境、中间件和组件库。
在一个可选例子中,软件化雷达综合开发应用软件平台和实时信号处理系统的核心是模块化/可视化综合开发管理平台,该模块化/可视化综合开发管理平台具有对实时信号处理任务的数据流驱动图形化/模型化开发、高性能自动代码生成、多任务映射部署功能。模块化/可视化综合开发管理平台中,设置有模块化开发技术模块、可视化开发技术模块、自动代码生成技术模块和组件化开发技术模块。
该软件化雷达综合开发应用软件平台和实时信号处理系统的开发流程,可以包括:
步骤1、首先,基于软硬件解耦的信号处理系统开放式体系结构规范和组件设计规范,开发具有模块化、可视化的综合开发管理平台。其中,信号处理系统开放式体系结构规范和组件设计规范,是指针对各个组件的计算规模大小、输入、输出、参数等给出的行为限定。
随着雷达系统功能需求不断增强,信号处理系统规模越来越大、处理流程也越来越复杂,对信号处理系统设计和开发提出了新挑战。同时,随着器件水平的不断提高和处理任务量的不断增加,雷达信号处理系统的硬件平台将采用多核/多处理器的结构。相对于单处理器结构,多核/多处理器结构的系统开发将更加注重任务映射方案的合理性,以充分地利用多处理器资源优势,提升系统性能。传统信号处理系统开发模式下,多核/处理器结构的任务映射方案主要依赖于开发者的经验,难以形成通用的开发模式。当系统规模逐渐庞大,多核/处理器结构的任务映射方案越趋复杂,难度越趋增加。
而本发明的方案,采用模型化/可视化综合开发管理平台,系统能实现模块化可视化开发,辅助系统开发者实现系统的层次化开发,可以对算法设计和系统实现进行层次化解耦合。综合开发管理平台,可以实现多种功能,如:图形化模块化开发、自动代码生成和任务映射及部署。综合开发管理平台,为信号处理功能的建模、实现和管理等提供了具体的操作工具,是提高雷达信息处理系统通用化和模块化的重要技术手段。
图3为本发明的可用于雷达、声呐等信号处理开发的系统中模块化/可视化综合开发管理平台的一实施例的结构示意图。
如图3所示,模块化/可视化综合开发管理平台,可以包括:图形化建模工具、信号处理功能组件、自动代码生成工具、编译/加载工具、映射方案实现工具。下面对模块化/可视化综合开发管理平台的具体结构进行举例说明。
其中,图形化建模工具,可将抽象的组件图形化,能够辅助设计者实现雷达信号处理系统的建模与描述。图4为本发明的可用于雷达、声呐等信号处理开发的系统中模块化/可视化综合开发管理平台的一实施例的应用实例的流程示意图。图形化建模工具可将抽象的组件图形化,如图4所示的例子中的数据源、脉压、抗干扰、点迹凝聚、数据处理等均为将组件代码抽象图形化的形式。
例如:图形化开发模式,可以包括:开发工程的管理操作、配置参数的描述机制、多层次图形化建模机制、硬件模型的描述机制、功能组件与硬件模型间的映射描述机制等。
图5为本发明的可用于雷达、声呐等信号处理开发的系统中模块化/可视化综合开发管理平台的一实施例的软件界面的结构示意图。
如图5所示,本发明的方案提供的可用于雷达、声呐等信号处理开发的系统中模块化/可视化综合开发管理平台的功能模块,可以是雷达等信号处理需要的功能模块,如图4中的数据源、脉压、抗干扰、点迹凝聚、数据处理组件等功能组件。图5中,采用图形化开发模式进行工程管理,可以包括:开发工程的管理操作、配置参数的描述机制,多层次图形化建模机制,硬件模型的描述机制,以及各功能组件与硬件模型间的映射描述机制等。
信号处理功能组件,可以是软件化雷达集成架构与开发环境提供的、可以直接使用的功能模块,例如雷达信号处理中的脉压组件,又如图4中的数据源、脉压、抗干扰、点迹凝聚、数据处理组件。信号处理组件库,可以包括:增强信号处理功能组件库的接口规范性,开发完备的信号处理功能组件库、提高基于组件库的运行效率等。通过提供给用户具有通用化、标准化接口的软件功能组件,提高软件复用性和可移植性。
自动代码生成工具,可将图形化的建模转化为相对应的实例程序,能将标准的雷达建模描述语言转化为相应硬件平台的源程序。自动代码生成工具,可以提高自动代码生成机制的效率,完成多平台自动代码生成机制的实现。如图5所示,采用雷达信号处理系统描述语言,可以包括:建模描述语言语法的规范性、标准化描述语言的解析工具等,进行自动代码生成和有关配置。
编译/加载工具,能将源程序编译成相应硬件平台上的可执行程序进行运行。
映射方案实现工具,可将任务部署到不同硬件上,能帮助用户实现任务映射和部署。如图5所示,采用辅助工具可以实现结果显示、控制、中间结果查看等功能。
步骤2、在此基础上,基于选定的硬件处理平台,实现典型雷达信号处理模块组件化开发和自动代码生成的功能。其中,硬件处理平台,可以是特定的硬件,例如DSP板卡构成的硬件系统。例如:雷达信号处理系统描述语言,包括:建模描述语言语法的规范性、标准化描述语言的解析工具等。
步骤3、搭建典型试验系统,完成流程装配和功能、性能验证。其中,试验系统,是指软件化雷达集成架构与开发环境、以及对应的硬件处理平台构成的一整套可用于雷达、声呐等信号处理开发的系统。试验系统,可以集成开发环境的调试机制,如可以提供多种系统调试工具、提供多种方式的调试结果查看手段等。
该可用于雷达、声呐等信号处理开发的系统,具有软硬件解耦体系架构,可支持模型化/图形化实时信号处理任务开发机制,支持自动代码生成、任务映射方案灵活部署能力;可支持典型雷达系统信息处理组件库;支持基于组件的系统功能模块化柔性重组和参数软件定义,支持功能组件重构。通过该可用于雷达、声呐等信号处理开发的系统,将软件化雷达信号处理系统的开发技术推进到一个新的成熟阶段,为适应现代雷达高速、多样、动态的信号处理需求构建基础平台和技术基础。
在一个可选例子中,中间件,可以包括通信中间件、计算中间件等。中间件是基础软件的一类,是位于底层平台与应用软件之间的通用服务。屏蔽底层的软硬件资源调度、通信、计算等实现细节和差异性,以编程接口的形式提供出来。软件可配置雷达信息处理系统采用中间件,即可调用底层功能。
通信中间件的数据调度中心,可以包括:发布/订阅接口。发布/订阅模式下,订阅者把自己想订阅的事件注册到调度中心,当该事件触发时候,发布者发布该事件到调度中心,由调度中心统一调度订阅者注册到调度中心的处理代码。
在雷达信号处理中,可以把每个功能模块设计成订阅者和发布者,每个模块都会产生输入和输出数据,即为发布的主题;功能模块之间的数据流转就形成了一整套订阅、发布数据的流程。图5中的功能是泛指雷达等信号处理需要的功能模块,如图4中的数据源、脉压、抗干扰、点迹凝聚、数据处理组件等功能组件。
通信中间件的数据调度中心,可以包括:规范QoS服务质量策略模块。应用程序通过参与者的QoS约束,来指定需要的行为,然后由通信中间件的服务决定如何实现这些行为。这些策略应用于所有实体(主题、发布者、订阅者等等),但不是所有的策略都适用于所有的实体类型。
图6为本发明的可用于雷达、声呐等信号处理开发的系统中订阅发布数据流程的一实施例的流程示意图。如图6所示,发布者和订阅者通过“请求-提供”(RxO)模式相匹配。订阅者请求一组策略,发布者提供一组QoS策略给潜在的订阅者。然后DDS试图将要求的策略和提供的策略相匹配,如果这些策略相匹配则将它们关联起来。
计算中间件以算法库的形式,向用户提供各类算法的函数方式实现,这些算法接口隐藏实现细节,是平台无关的。
图7为本发明的可用于雷达、声呐等信号处理开发的系统中计算中间件架构的一实施例的结构示意图。如图7所示,计算平台,指DSP或者服务器等用于实现计算的硬件。用户应用软件指本发明申请保护的软件化雷达集成架构与开发环境。计算中间件采用层次化的结构设计,分为平台无关函数接口和平台相关函数实现两个层次。计算中间件中各函数和算法的相关说明,可以参见以下示例性说明。
如图7所示,平台相关函数的实现可以分为应用函数、基础函数和辅助函数三种类型。应用函数是针对具体应用领域中的高级应用设计的,如雷达信号处理中的脉冲压缩、恒虚警检测等;基础函数提供常用基本算法的并行化实现,如FFT、FIR等常用基本算法,既可以被用户应用软件直接调用,也可用于支持更为复杂的应用函数的构造,实现代码重用。辅助函数为算法库提供辅助的查询与配置功能,可以包括计算平台信息查询、算法内存需求信息查询、算法所需内存空间设置等。
如图7所示,平台无关函数接口是计算中间件对上层应用程序提供的接口,它将基于不同计算平台的并行函数封装在统一的函数接口中提供给用户。针对不同的计算平台编译应用程序时,通过控制编译选项,编译工具链可以将平台无关函数接口自动映射到相应平台的函数库中,从而显著增强应用软件在不同计算平台间的可移植性。
如图7所示,平台相关函数实现分为应用函数、基础函数和辅助函数三种类型。应用函数是针对具体应用领域中的高级应用设计的,如雷达信号处理中的脉冲压缩、恒虚警检测等;基础函数提供常用基本算法的并行化实现,如FFT、FIR等常用基本算法,既可以被用户应用软件直接调用,也可用于支持更为复杂的应用函数的构造,实现代码重用。辅助函数为算法库提供辅助的查询与配置功能,包括计算平台信息查询、算法内存需求信息查询、算法所需内存空间设置等。
另外,为了规范和统一算法库的设计要求和测试方法,计算中间件制定一套算法设计标准,并对算法库提出详细的规范和要求,提高算法库的规范性和易测试性。计算中间件提出算法库的封装要求,便于软件可配置雷达信息处理系统对算法库函数的自动调用。
图8为本发明的可用于雷达、声呐等信号处理开发的系统中组件库的一实施例的结构示意图。如图8所示,雷达算法组件库的开发符合软件化雷达开放式体系架构设计规范和软件设计规范,包含FFT、DBF、PC、MTD、CFAR等大量常用雷达信息处理算法组件。用户可直接基于这些组件快速构建雷达信息处理流程,并灵活的自定义和修改参数。可大幅度的简化雷达应用任务开发过程,提高雷达系统研发效率。
雷达算法组件库的组件类型丰富,可支持警戒雷达、跟踪雷达等多种体制雷达的信息处理任务开发需求;组件可以针对具体硬件平台优化设计,计算效率高,可以适用平台类型丰富,可在WIndows、Linux、VxWorks、TI6678等平台使用;组件参数定义灵活,数据接口规范;组件库可灵活扩展,支持用户自主开发。
在一个可选例子中,组件库,可以是基于不同CPU、GPU和/或DSP的多种信号处理系统试验平台。该多种信号处理系统试验平台,可以包括:CPU处理平台和GPU处理平台。
本发明的方案,采用软硬件解耦层次化开放式雷达信息处理系统架构和组件规范设计技术,利用软硬件解耦层次化开放式系统架构,研究目标是面向多处理器系统,构建具有通用性的统一层次化结构,利用组件、中间件、实时操作系统等技术内容,通过设计完整的层次间接口和软硬件组件设计规范,实现顶层应用程序和底层硬件平台技术细节之间的屏蔽,使得用户可以在无需了解底层硬件的情况下,快速灵活地开发信号处理任务、系统资源的有效管理和并行处理任务的灵活调度,并支持系统对新型处理器技术、互联网络技术的更新和升级能力。
其中,层次间接口可以是上述的计算中间件,计算中间件采用层次化的结构设计,分为平台无关函数接口和平台相关函数实现两个层次;平台相关函数实现又分为应用函数、基础函数和辅助函数三种类型。软硬件组件设计规范指算法组件的针对输入、输出、实现等给出的指导性规则。
本发明的方案,采用图形化/模型化实时信号处理任务综合开发集成技术,利用图形化/模型化实时信号处理任务综合开发集成,研究目标是提供一个具有通用的可视化开发软件平台,能够直接针对多处理器系统,直接利用经过组件化封装的模型来快速构建信号处理任务,并通过可扩展性描述机制、自动代码生成机制、中间件等技术的支撑,快速把顶层用户的信号处理任务转化到具体的硬件平台上的目标代码并高效运行。
其中,组件化封装的模型,即是利用本发明软件构造的、具有特定功能的、经过封装的信号处理算法单元,举例来说,例如脉冲压缩等,可参见图4所示的例子。可扩展性描述机制,指本发明采用的、可用来增加或改动信号处理流程中某个算法组件的软件实现机制,例如原来的流程里没有恒虚警检测这个功能,后面又需要添加这个功能,可以通过本发明便捷的图形化添加该功能。
本发明的方案,采用多处理器平台虚拟化资源管理和多任务映射机制,利用多处理器平台虚拟化资源管理和多任务映射机制,研究目标是通过对底层基础软硬件功能的封装,通过开发相关适配接口软件和描述机制,形成一种对系统资源的逻辑化描述能力,从而最终建立一种多处理器平台资源虚拟化管理机制。通过该机制的支持,用户可以在无需了解底层硬件处理器数目、板卡数目、数据通信链路细节的情况下,直接实现多个计算任务向处理资源的映射和加载,并灵活地支持一对一、多对一等多种形式的映射方案,并通过辅助优化工具的开发,使得用户能够在实时性、成本、体积、功耗、数据通信量等约束条件下,优化信号处理系统的实现方案。其中,适配接口,指本发明软件对DSP等硬件平台的通信接口、控制接口等进行描述的、经过抽象的接口;描述机制,指软件描述语言及相应代码生成机制。
可见,本发明的方案,至少可以在以下方面产生重要的军事应用效益:
(1)有助于实现雷达系统的软件化、系列化、通用化和模块化,从而支持雷达功能的整合,减少雷达型谱和数量,提高通用化和标准化,减轻后勤保障的压力;有助于缓解我国雷系统研制经费重复投资的现象,同时缩短了系统的开发周期,将为我国国防事业带来重大经济效益。
(2)在新型雷达开发方面,软件化雷达设计模式改变了传统雷达的开发方式,通过软件改变系统功能,支持多种任务的灵活加载。这种全新的开发方式可以使软件开发者专注于上层设计,可快速完成底层代码实现及软件方案修改,大大提高了开发效率,所开发的软件具有通用化、模块化、参数化等优点。
(3)在老旧雷达改造方面,通过借鉴软件化雷达设计的理念和原则,可以提高雷达软硬件的复用能力,支持多种标准接口和协议,实现应用程序在多硬件平台的可移植性和可维护性,降低软件开发的成本,支持雷达功能的快速升级,缩短改进周期,减少成本。
由于本实施例的雷达信号处理系统所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例,故本实施例的描述中未详尽之处,可以参见前述实施例中的相关说明,在此不做赘述。
经大量的试验验证,采用本发明的技术方案,通过利用软件化雷达集成架构与开发环境、中间件和组件库,针对雷达信息处理系统的应用,实现雷达应用软件集成架构与开发环境适配,实现软件化雷达集成架构与开发环境将具备快速功能切换能力、图形化/模型化开发能力和软硬件资源的开放式集成能力,可以充分体现软件化雷达集成架构与开发环境的开放性、灵活性、高效性和实用性,提升雷达信号处理系统的应用便捷性。
综上,本领域技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种软件化雷达集成架构与开发环境,其特征在于,包括:综合开发管理平台和信号处理系统的基本构成模块;其中,
综合开发管理平台,用于在接收到信号处理系统的新应用需求的情况下,基于软硬件解耦的信号处理系统开放式体系架构规范和信号处理系统组件设计规范,利用软硬件解耦层次化开放式系统架构,根据信号处理系统的新应用需求,信号处理系统的基本信号处理模块,对信号处理系统的基本构成模块进行新设置,以使新设置后的信号处理系统能够满足新应用需求;综合开发管理平台,包括:图形化建模工具、信号处理功能组件、自动代码生成工具、编译或加载工具、和/或映射方案实现工具;其中,图形化建模工具,用于将抽象的组件图形化,以根据新应用需求实现雷达信号处理系统的建模与描述;信号处理功能组件,用于提供具有通用化、标准化接口的软件功能组件;自动代码生成工具,用于将图形化的建模转化为新应用需求相对应的硬件平台的源程序;编译或加载工具,用于将源程序编译成新应用需求相对应的硬件平台上的可执行程序进行运行;映射方案实现工具,用于新应用需求所对应任务将任务部署到不同硬件上,以实现新应用需求所对应任务的映射和部署;
信号处理系统的基本构成模块,用于在被综合开发管理平台进行新设置之后,基于新应用需求对雷达信号进行处理;信号处理系统的基本构成模块,包括:中间件和软件化信号处理系统的试验平台;其中,中间件,用于实现软件化信号处理系统的试验平台与综合开发管理平台之间的数据计算和数据通信;软件化信号处理系统的试验平台,用于提供基于不同CPU、GPU和/或DSP的多种信号处理系统试验平台,对新设置的信号处理系统进行调试。
2.根据权利要求1所述的软件化雷达集成架构与开发环境,其特征在于,综合开发管理平台,能够支持模块化开发技术、可视化开发技术、自动代码生成技术和/或组件化开发技术。
3.根据权利要求1所述的软件化雷达集成架构与开发环境,其特征在于,图形化建模工具,包括:开发工程的管理操作、配置参数的描述机制,多层次图形化建模机制,硬件模型的描述机制,和/或功能组件与硬件模型间的映射描述机制。
4.根据权利要求1所述的软件化雷达集成架构与开发环境,其特征在于,中间件,包括:通信中间件和计算中间件;其中,
通信中间件,用于实现信号处理系统的试验平台与综合开发管理平台之间的数据调度和数据传输;
计算中间件,用于实现信号处理系统的试验平台与综合开发管理平台之间的数据计算。
5.根据权利要求4所述的软件化雷达集成架构与开发环境,其特征在于,通信中间件,包括:发布或订阅模式模块和规范QoS服务质量策略模块;其中,
发布或订阅模式模块,用于在接收到新应用需求的情况下,将新应用需求所对应的事件注册到数据调度中心;
规范QoS服务质量策略模块,用于使应用程序通过新应用需求所对应事件的参与者的QoS约束,决定新应用需求所对应事件所需要的服务行为。
6.根据权利要求1所述的软件化雷达集成架构与开发环境,其特征在于,计算中间件,包括:计算平台和算法库,并在计算平台中以算法库的形式提供多种算法的函数实现方式;算法库,包括:计算平台的平台无关函数接口和计算平台的平台相关函数接口,平台无关函数接口和平台相关函数接口分层设置;
平台无关函数接口,作为计算中间件对上层应用程序提供的接口,用于将基于不同计算平台的并行函数封装在统一的函数接口中提供给使用方;
平台相关函数平台,用于为应用函数、基础函数和辅助函数三种类型提供函数接口;应用函数,用于新应用需求所对应的具体应用领域中的高级应用设计的实现方式;基础函数,用于提供常用基本算法的并行化实现方式;辅助函数,用于为算法库提供辅助的查询与配置功能。
7.根据权利要求1所述的软件化雷达集成架构与开发环境,其特征在于,信号处理系统的试验平台,包括:CPU处理平台、GPU处理平台和/或DSP处理平台。
8.软件化雷达集成架构与开发环境,其特征在于,包括:利用如权利要求1-7任一所述的软件化雷达集成架构与开发环境开发得到的雷达信号处理系统。
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Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112600867B (zh) * | 2020-09-30 | 2021-10-15 | 南京审计大学 | 一种用于隐蔽工程联网监测审计的信息处理集成系统 |
CN112398691B (zh) * | 2020-11-17 | 2023-04-28 | 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 | 信号处理平台网络架构及硬件设备虚拟化方法和系统 |
CN113342426A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-03 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种应用层软件组件集成方法及系统 |
CN115586813B (zh) * | 2022-12-12 | 2023-03-10 | 大尧信息科技(湖南)有限公司 | 基于组件化的软件定义信号快速生成方法及系统 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011123603A (ja) * | 2009-12-09 | 2011-06-23 | Toshiba Denpa Products Kk | レーダビデオ表示装置 |
CN103019744A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-04-03 | 清华大学 | 基于计算中间件的雷达信号处理模块库的构建方法及应用 |
CN106093897A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-11-09 | 四川九洲电器集团有限责任公司 | 一种雷达系统的测试系统及测试方法 |
CN107315168A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-11-03 | 电子科技大学 | 一种软件化雷达信号数据处理系统及方法 |
CN109656533A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-04-19 | 山东超越数控电子股份有限公司 | 一种软硬件解耦合的软件化雷达系统 |
-
2020
- 2020-05-12 CN CN202010396989.8A patent/CN111596263B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011123603A (ja) * | 2009-12-09 | 2011-06-23 | Toshiba Denpa Products Kk | レーダビデオ表示装置 |
CN103019744A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-04-03 | 清华大学 | 基于计算中间件的雷达信号处理模块库的构建方法及应用 |
CN106093897A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-11-09 | 四川九洲电器集团有限责任公司 | 一种雷达系统的测试系统及测试方法 |
CN107315168A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-11-03 | 电子科技大学 | 一种软件化雷达信号数据处理系统及方法 |
CN109656533A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-04-19 | 山东超越数控电子股份有限公司 | 一种软硬件解耦合的软件化雷达系统 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
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"软件化雷达"技术研究;汤俊等;《雷达学报》;20150831;第4卷(第4期);全文 * |
基于MPC8640D的软件化雷达通用信号处理软件设计;李明亮等;《电子测量技术》;20170430;第40卷(第4期);全文 * |
基于TMS320C6678的软件化雷达信号处理开发平台设计;刘巍等;《科学技术与工程》;20160731;第16卷(第20期);全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN111596263A (zh) | 2020-08-28 |
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