CN113534088A - 一种雷达信号多级并行软件化实时处理的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于雷达信息处理领域，涉及一种雷达信号多级并行软件化实时处理的设计方法。包括：S1对雷达信号处理流程进行可串行、可并行区间区分；S2对串行、并行雷达信号处理功能作最小模块划分，统计各最小模块处理时间粒度；S3将最大时间粒度最小模块作为任务单元，以该单元作为参照将与其时间粒度一致或相近，或多个组合时间粒度相近的相邻模块作为新的任务单元；S4以任务单元为线程单位分别创建主线程，不同任务单元主线程作为一级并行，可并行任务单元主线程作为二级并行；S5按照雷达回波通道数目，任务单元主线程派生每个通道处理子线程，通道间子线程作为三级并行。本发明能充分利用多线程并行处理优势，有效解决雷达信号软件化实时处理问题。
Description
技术领域
本发明属于雷达信息处理领域。
背景技术
传统雷达信息处理系统主要是基于FPGA、DSP等硬件平台，开发面向具体的应用功能进行系统设计，一旦设计完成，整体架构、功能相对固定，而且系统开发周期较长，系统升级会涉及到硬件时间延迟影响距离零距或者其他功能时序问题，灵活性与通用性较差。目前复杂、多变的应用环境使得雷达体制更加复杂、多样，雷达设计硬件、软件平台接口交互复杂，硬件、软件界限模糊，极其不利于整个系统的快速升级与维护；同时雷达使用者对系统升级灵活性、现场调试的便捷性以及在有限研发周期内快速完成装备研发提出了更高要求。
数字技术、软件技术的发展为现代雷达系统提供了更强大的多核处理器平台，多核处理器平台具有丰富的多线程资源，能够同一时间内并行解决多个复杂处理任务，因此基于多核处理器平台采用多线程并行处理技术，对雷达信息处理进行软件化设计，并根据雷达体制特征实现多级并行处理，解决多核处理平台下雷达信息处理性能较差问题，对于优化雷达处理算法、提升系统性能具有十分重要的意义。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种雷达信号多级并行软件化实时处理的设计方法，能够有效提升雷达系统设计的灵活性、通用性，解决传统模拟定制雷达模块调试复杂、系统升级困难问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：
S1：对雷达信号处理流程进行可串行、可并行区间区分；
S2：对串行、并行雷达信号处理功能作最小模块划分，统计各最小模块处理时间粒度；
S3：将最大时间粒度最小模块作为任务单元，以该单元作为参照，将与其时间粒度一致或相近，或多个组合时间粒度相近的相邻模块作为新的任务单元；
S4：以任务单元为线程单位分别创建主线程，不同任务单元主线程作为一级并行，可并行任务单元主线程作为二级并行；
S5：按照雷达回波通道数目，任务单元主线程派生每个通道处理子线程，通道间子线程作为三级并行。
进一步的，雷达信号处理流程进行可串行、可并行区间的区分以该模块的输出不作为另一模块的输入为区分依据。
进一步的，雷达信号处理流程进行最小模块划分，完成对雷达信号处理流程的功能模块封装，特别地，对封装模块进行进一步的拆分至最小模块；最小模块划分以统一输入的串行运算为依据。
进一步的，最小模块处理时间粒度的确定以单个数据进入、退出该模块的统计时间为准。
进一步的，任务单元可能包含一个或者多个最小模块；任务单元主线程作为一级并行，实现串行处理模块的分时多触发脉冲并行处理；可并行任务单元主线程作为二级并行，实现同时回波脉冲不同处理流程的并行处理；任务单元子线程作为三级并行，实现串行回波脉冲同时多波束并行处理。
采用上述方案后，本发明将串行雷达信号处理流程进行模块划分，对相同时间粒度的任务单元进行组合并创建任务单元主线程，然后由任务单元主线程派生子线程，分别实现串行处理模块多触发脉冲的处理并行、并行处理模块的处理并行以及同时多波束的处理并行，多线程处理任务负载均衡，从而最大化的提升软件化实时处理性能。
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，通过附图对本发明的实现流程进行更详细说明。
图1是按照本发明一种雷达信号多级并行软件化实时处理的设计方法的流程示意图；
图2是按照本发明一种雷达信号多级并行软件化实时处理的设计方法的分时多触发脉冲串行处理模块的并行处理结构框图。
图3是按照本发明一种雷达信号多级并行软件化实时处理的设计方法的同时多波束串行回波脉冲并行处理结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1是按照本发明一种雷达信号多级并行软件化实时处理的设计方法的流程示意图；参照图1，所述方法包括：
步骤1，对雷达信号处理流程进行可串行、可并行区间区分，特别地，可并行模块与可串行模块允许同时进行，各自的输入可以一致；
步骤2，对单通道串行雷达信号处理流程进行最小模块划分，完成对雷达信号处理流程的功能模块封装，特别地，对封装模块进行进一步的拆分至最小模块；最小模块划分以统一输入的串行运算为依据；统计各个最小模块的处理时间粒度，最小模块处理时间粒度的确定以单个数据进入、退出该模块的统计时间为准；
步骤3，根据各个最小模块的时间粒度，将最大时间粒度的最小模块作为任务单元，以该单元作为参照，将与其时间粒度一致或相近的模块，或者多个组合时间粒度相近、相邻模块作为新的任务单元；
步骤4，以任务单元为线程单位分别创建线程，作为任务单元主线程，任务单元主线程作为一级并行，实现串行处理模块多触发脉冲的并行处理，特别地，任务单元可能包含一个或者多个最小模块。可并行任务单元主线程作为二级并行，实现同时回波脉冲不同处理流程的并行处理，特别地，该级并行不局限于只有一级。
步骤5，主线程按照雷达回波多通道数目，派生出每个通道的处理线程，作为任务单元子线程。任务单元子线程作为三级并行，实现串行回波同时多波束并行处理。
图2是按照本发明的串行处理模块的分时多触发脉冲并行处理结构框图，其中，脉冲时间片代表雷达每个主触发回波的脉冲长度，即脉冲时间；A、B、C、D、E分别代表不同时间粒度的任务单元；特别地，A、B、C、D、E在逻辑顺序上是串行执行。
图3是按照本发明的同时多波束串行回波脉冲并行处理结构框图，其中，脉冲时间片代表雷达每个主触发回波的脉冲长度，即脉冲时间；通道n代表一个主触发脉冲多个仰角层的回波数据，特别地，多个仰角通道数据的信号处理流程可以不一致；A、B、C、D、E、F、G分别代表不同时间粒度的任务单元；特别地，A、B、C、D、E在逻辑顺序上是串行执行；A、B、F、G、E在逻辑顺序上是串行执行；C、D和F、G可以顺序执行也可以并行执行，模块的输出不作为另一并行模块的输入。
Claims (5)
1.一种雷达信号多级并行软件化实时处理的设计方法，其特征在于：
S1：对雷达信号处理流程进行可串行、可并行区间区分；
S2：对串行、并行雷达信号处理功能作最小模块划分，统计各最小模块处理时间粒度；
S3：将最大时间粒度最小模块作为任务单元，以该单元作为参照，将与其时间粒度一致或相近，或多个组合时间粒度相近的相邻模块作为新的任务单元；
S4：以任务单元为线程单位分别创建主线程，不同任务单元主线程作为一级并行，可并行任务单元主线程作为二级并行；
S5：按照雷达回波通道数目，任务单元主线程派生每个通道处理子线程，通道间子线程作为三级并行。
2.根据权利要求1所述的一种雷达信号多级并行软件化实时处理的设计方法，其特征在于：雷达信号处理流程进行可串行、可并行区间的区分以该模块的输出不作为另一模块的输入为区分依据。
3.根据权利要求2所述的一种雷达信号多级并行软件化实时处理的设计方法，其特征在于：雷达信号处理流程进行最小模块划分，完成对雷达信号处理流程的功能模块封装，对封装模块进行进一步的拆分至最小模块；最小模块划分以统一输入的串行运算为依据。
4.根据权利要求3所述的一种雷达信号多级并行软件化实时处理的设计方法，其特征在于：最小模块处理时间粒度的确定以单个数据进入、退出该模块的统计时间为准。
5.根据权利要求4所述的一种雷达信号多级并行软件化实时处理的设计方法，其特征在于：任务单元可能包含一个或者多个最小模块；任务单元主线程作为一级并行，实现串行处理模块的分时多触发脉冲并行处理；可并行任务单元主线程作为二级并行，实现同时回波脉冲不同处理流程的并行处理；任务单元子线程作为三级并行，实现串行回波脉冲同时多波束并行处理。
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