[发明专利]基于VPX平台的雷达信号处理系统及应用软件设计方法

摘要

本发明公开了基于VPX平台的雷达信号处理系统及应用软件设计方法，所述处理系统，运行于VPX处理机内，所述系统包括混合通信板，集成多通道AD/DA和Virtex‑7 FPGA处理器，用于调频波形控制、信号采集及相应的信号前级预处理工作，并进行雷达工作时序控制；通用信号处理板，集成多片多核DSP6678处理架构，用于实现高性能计算，即采用由多处理器构成的并行系统实现高处理能力。利用基于VPX架构的通用加固计算机来构建通用性和可扩展能力好的雷达信号处理系统，采用由多处理器构成的并行系统实现高处理能力，该雷达信号处理系统兼具体积小、结构紧固、散热性好的特点，使雷达信号处理模块化、标准化、通用化，进而实现系统在多种雷达模式应用背景下功能一体化。

主权项

1.基于VPX平台的雷达信号处理系统的应用软件设计方法，所述基于VPX平台的雷达信号处理系统运行于VPX处理机内，VPX处理机包括综控板、接口板、电源板、背板及体系架构总线，综控板和接口板结合实现VPX处理机与控制系统、遥测系统和天线前端通信，完成指令收发和解析、数据下传和总体流程控制，电源板为系统提供各类供电电源，背板完成各板卡组件的拓扑连接，其特征在于：所述系统包括，混合通信板，集成多通道AD/DA和Virtex‑7 FPGA处理器，用于调频波形控制、信号采集及相应的信号前级预处理工作，并进行雷达工作时序控制；通过背板安装于VPX处理机内；通用信号处理板，集成多片多核DSP6678处理架构，用于实现高性能计算；通过背板安装于VPX处理机内；所述混合通信板和通用信号处理板内包括含SOC芯片的集成SOC模块组件，用于系统电源管控和系统管理；所述系统还包括程序存储器，所述程序存储器划分为多个分区，对于不同的应用需求设计出不同的应用软件放置在不同的分区内，通过对所述应用软件在线切换完成系统的重构；所述混合通信板，具体用于主/被动雷达模式下高速接口控制、信号采集，主动雷达模式下完成雷达工作时序控制、调频波形控制、数字波束合成、数字下变频、脉冲压缩、AGC增益控制和被动雷达模式下的脉冲参数测量与计算、PIN衰减控制、扫频控制；所述通用信号处理板，具体用于根据信号处理任务的需求进行快速扩展，多核协同工作实现主/被动雷达模式下的下雷达SAR成像、测高、单脉冲测角、抗干扰和跟踪识别工作模式下的运算处理和数据交互；所述集成SOC模块组件，具体用于实现硬件槽位识别，电源管理，PMBUS指令通信，板卡基本信息存储，电压、电流和温度检测，复位加载；所述系统包括应用软件在线升级模块，所述在线升级模块包括硬件接口，所述硬件接口保证所述系统具备对系统内板卡包括混合通信板和通用信号处理板的程序存储器进行在线烧写的能力，并通过所述体系架构总线在所述系统上一级系统提供统一的接口完成所述系统内混合通信板和通用信号处理板的应用软件的在线升级，便于所述系统后续的应用软件维护；所述系统包括健康管理模块，用于对所述系统寿命周期内工作状态进行监测并记录监测信息，据此监测信息预测设备性能状态的发展趋势和可能发生的故障，便于在所述系统使用过程中能快速的发现异常问题、定位问题和解决问题；所述系统包括电源管控模块，用于根据所述系统工作流程和功耗要求，对所述系统进行电源管控；基于VPX平台的雷达信号处理系统的应用软件设计方法，所述应用软件包含FPGA应用软件和DSP应用软件，其特征在于，在主动雷达模式下，雷达信号处理系统FPGA应用软件的主控模块根据收到的雷达工作模式参数，控制发送脉冲压缩处理后的数据给DSP应用软件进行处理；线性调频波形控制模块根据收到的重频、脉宽和带宽参数计算并生成线性调频波形信号输出；雷达工作时序控制模块根据接收到的重频、脉宽、采样宽度、波门前沿参数控制雷达发送与接收时序；在被动雷达模式下，根据流程控制完成测频、相位解算、幅度解算、脉冲到达时间解算、角度解算、PIN衰减控制、扫频控制等功能并将参数信息输出给DSP应用软件完成目标分选与跟踪处理；被动雷达模式和主动雷达模式的信号处理FPGA应用软件可通过应用软件切换实现雷达信号处理系统在线重构；DSP应用软件采用分层解耦的设计原则，通过一系列的标准、规范和协议的制定，使得应用软件结构的系统层、应用层、组件层和管理层不同层次的开发具有较强的独立性，各层级可开展并行开发设计；应用软件系统层，实现不同类型雷达体制的作战需求；应用软件应用层，实现不同雷达体制应用功能所需的各种工作方式的控制；应用软件组件层，实现各种工作方式下信息处理功能；应用软件管理层，实现硬件资源管理和系统通信管理；不同层级的技术可在技术规范和标准的指导下可动态更新；其中，应用软件管理层独立于其他三个层级且和具体的硬件平台紧密耦合，需要随着硬件平台进行动态变化；系统层、应用层和组件层和硬件平台解耦，此三个层级的构件按照制定的协议规范进行标准化封装设计，可快速实现跨平台移植；层级之间通过逐级调用下一级层级的构件组成应用软件处理系统；根据应用的特性进行计算节点规划和分配，多DSP多核并行协作运算，满足算法实时性需求；被动雷达模式和主动雷达模式的DSP应用软件均可通过应用软件切换实现系统在线重构。