[發明專利]基于VPX平臺的雷達信號處理系統及應用軟件設計方法

有效

• 申請號: 201710323773.7
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107167773B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 靳永亮;胡哲;周世平;侍偉偉;李芬芬;韓建莉
• 申請（專利權）人: 湖北航天技術研究院總體設計所
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02
• 代理公司: 武漢智匯為專利代理事務所(普通合伙) 42235
• 代理人: 樊黎

1.基于VPX平臺的雷達信號處理系統的應用軟件設計方法，

所述基于VPX平臺的雷達信號處理系統運行于VPX處理機內，VPX處理機包括綜控板、接口板、電源板、背板及體系架構總線，綜控板和接口板結合實現VPX處理機與控制系統、遙測系統和天線前端通信，完成指令收發和解析、數據下傳和總體流程控制，電源板為系統提供各類供電電源，背板完成各板卡組件的拓撲連接，其特征在于：所述系統包括，

混合通信板，集成多通道AD/DA和Virtex-7 FPGA處理器，用于調頻波形控制、信號采集及相應的信號前級預處理工作，并進行雷達工作時序控制；通過背板安裝于VPX處理機內；

通用信號處理板，集成多片多核DSP6678處理架構，用于實現高性能計算；通過背板安裝于VPX處理機內；

所述混合通信板和通用信號處理板內包括含SOC芯片的集成SOC模塊組件，用于系統電源管控和系統管理；

所述系統還包括程序存儲器，所述程序存儲器劃分為多個分區，對于不同的應用需求設計出不同的應用軟件放置在不同的分區內，通過對所述應用軟件在線切換完成系統的重構；

所述混合通信板，具體用于主/被動雷達模式下高速接口控制、信號采集，主動雷達模式下完成雷達工作時序控制、調頻波形控制、數字波束合成、數字下變頻、脈沖壓縮、AGC增益控制和被動雷達模式下的脈沖參數測量與計算、PIN衰減控制、掃頻控制；所述通用信號處理板，具體用于根據信號處理任務的需求進行快速擴展，多核協同工作實現主/被動雷達模式下的下雷達SAR成像、測高、單脈沖測角、抗干擾和跟蹤識別工作模式下的運算處理和數據交互；所述集成SOC模塊組件，具體用于實現硬件槽位識別，電源管理，PMBUS指令通信，板卡基本信息存儲，電壓、電流和溫度檢測，復位加載；

所述系統包括應用軟件在線升級模塊，所述在線升級模塊包括硬件接口，所述硬件接口保證所述系統具備對系統內板卡包括混合通信板和通用信號處理板的程序存儲器進行在線燒寫的能力，并通過所述體系架構總線在所述系統上一級系統提供統一的接口完成所述系統內混合通信板和通用信號處理板的應用軟件的在線升級，便于所述系統后續的應用軟件維護；

所述系統包括健康管理模塊，用于對所述系統壽命周期內工作狀態進行監測并記錄監測信息，據此監測信息預測設備性能狀態的發展趨勢和可能發生的故障，便于在所述系統使用過程中能快速的發現異常問題、定位問題和解決問題；

所述系統包括電源管控模塊，用于根據所述系統工作流程和功耗要求，對所述系統進行電源管控；

基于VPX平臺的雷達信號處理系統的應用軟件設計方法，所述應用軟件包含FPGA應用軟件和DSP應用軟件，其特征在于，

在主動雷達模式下，雷達信號處理系統FPGA應用軟件的主控模塊根據收到的雷達工作模式參數，控制發送脈沖壓縮處理后的數據給DSP應用軟件進行處理；線性調頻波形控制模塊根據收到的重頻、脈寬和帶寬參數計算并生成線性調頻波形信號輸出；雷達工作時序控制模塊根據接收到的重頻、脈寬、采樣寬度、波門前沿參數控制雷達發送與接收時序；

在被動雷達模式下，根據流程控制完成測頻、相位解算、幅度解算、脈沖到達時間解算、角度解算、PIN衰減控制、掃頻控制等功能并將參數信息輸出給DSP應用軟件完成目標分選與跟蹤處理；

被動雷達模式和主動雷達模式的信號處理FPGA應用軟件可通過應用軟件切換實現雷達信號處理系統在線重構；

DSP應用軟件采用分層解耦的設計原則，通過一系列的標準、規范和協議的制定，使得應用軟件結構的系統層、應用層、組件層和管理層不同層次的開發具有較強的獨立性，各層級可開展并行開發設計；應用軟件系統層，實現不同類型雷達體制的作戰需求；應用軟件應用層，實現不同雷達體制應用功能所需的各種工作方式的控制；應用軟件組件層，實現各種工作方式下信息處理功能；應用軟件管理層，實現硬件資源管理和系統通信管理；不同層級的技術可在技術規范和標準的指導下可動態更新；其中，應用軟件管理層獨立于其他三個層級且和具體的硬件平臺緊密耦合，需要隨著硬件平臺進行動態變化；系統層、應用層和組件層和硬件平臺解耦，此三個層級的構件按照制定的協議規范進行標準化封裝設計，可快速實現跨平臺移植；層級之間通過逐級調用下一級層級的構件組成應用軟件處理系統；根據應用的特性進行計算節點規劃和分配，多DSP多核并行協作運算，滿足算法實時性需求；

被動雷達模式和主動雷達模式的DSP應用軟件均可通過應用軟件切換實現系統在線重構。