新型雷達數據處理與顯控一體化框架設計

耿東華 房亮 劉濤慶

摘要：針對傳統的雷達數據處理與顯控處理流程存在的不足：線性處理、并行效率低、代碼模塊耦合性高，進行架構優化，提出一套新的一體化框架：MPID框架，即Model-Process-Interface三層體系加DataPool的整體框架，提高并行處理能力。

關鍵詞：MPID框架；并行處理；數據處理

中圖分類號：TN957 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）05-0177-02

傳統的雷達數據處理與顯控處理流程：接收到信號處理后數據，進行數據解析、數據預處理、數據處理及顯示等工作，待全部工作完成后再次接收數據。這樣的處理流程架構（簡稱一體化架構）是線性的、不可并行的，其資源有效利用率低，網口通信間隔高、代碼模塊耦合性高、并行效率低。

針對這樣的架構進行優化，提出一套新型的雷達數據處理與顯控一體化框架：MPID框架，即Model-Process-Interface三層體系加DataPool的整體框架。如圖1所示。

1 數據池設計

DatePool是一個數據池，它是整個一體化框架的數據驅動核心，復雜框架可以采用數據庫進行實現，簡單框架則只需通過自定義數據既可實現。DatePool包含有三個數據池，分別為處理池、顯示池和控制池。

（1）處理池：為框架的基礎數據池，從雷達信號處理板接收的數據，經過簡單的數據解析，將其保存到處理池中。處理池的主要作用為雷達數據處理提供數據源，并且大幅降低網口通信間隔。雷達信號處理板多數為FPGA+DSP架構，處理數據間隔短，一體化框架可以降低網口通信間隔，有效的提高雷達探測數據率。

（2）顯示池：為界面顯示的數據來源，要顯示的數據會不停的進行自我更新維護，界面只需要定期的讀取顯示池中的數據即可。隨著現階段的雷達發展，用戶對雷達的顯控界面效果要求越來越高，抗鋸齒能力、海量目標顯示、雜波顯示已經是很多雷達的基礎配備，故而界面顯示已經占用了一體化框架的大部分資源，故而顯示池的存在，可以讓一體化框架根據硬件配置，設置界面顯示的周期，而顯示池則通過自身的更新維護，保證了數據的實時性與完整性。

（3）命令池：為整體框架的設置參數與下發命令的數據池，它保存了用戶通過界面進行的參數設置和命令下發。命令池與顯示池不同，它是被動更新維護，只有在用戶進行了操作之后，命令池才會對其數據進行更新維護，而一體化框架對雷達主機下發命令則是不停的讀取命令池中的數據進行發送。

2 MPID框架設計

Model層是整個架構的基礎層，主要負責整個系統的通信、存儲及管理等系統基礎功能；Process層是整個架構的業務層，主要負責整個系統的數據處理；Interface層是整個架構的交互層，主要負責整個系統的界面交互、顯示雷達數據及接受用戶指令等工作。

框架的數據流程為：

（1）Model層通過通信接口的接收雷達主機數據，并將其保存到處理池的預處理區當中。

（2）Process層定時取出預處理區中的雷達數據，進行相位補償、和差測角及解重頻等數據處理前的預處理工作，并將其計算出雷達目標信息積累到處理池的數據處理區當中，同時刪除預處理區中的相關數據。

（3）Process層定時從數據處理區取出雷達數據，進行幀間合并，測高，跟蹤等數據處理工作，并將其計算出的雷達目標真實目標信息放入顯示池當中。處理池之所以分為預處理區和數據處理區，有兩點好處：1）將雷達原始目標和處理后目標分別保存，幀間合并和目標跟蹤等處理需要雷達原始目標多幀數據積累后才能有效進行，并且多次修正結果也需要使用雷達原始目標；2）提高系統并行處理能力。

（4）Interface層定時維護顯示池里的數據，并根據需求提取需要顯示的目標，顯示池的作用就是將系統的顯示與處理徹底分離，因為抗鋸齒高分辨率的目標顯示會大量占用系統資源，拖累系統的處理速度，若不將其分離，會影響系統的處理周期，進而影響雷達的數據率。

3 雷達數據處理與顯控一體化框架的實現

在Windows操作系統下，使用Visual Studio完成了基于一體化框架的雷達數據處理軟件的開發，實現了該雷達的數據處理功能、顯示控制功能。

數據處理與顯控軟件主要功能有：接收與信號處理軟件通信的數據流，從數據流中解析出目標數據、伺服數據、波控數據、目標分類數據、部件故障數據等；相掃或機掃模式下完成點跡處理、航跡跟蹤功能；校射模式下完成炸點校射功能；處理故障數據，實時獲取系統的BIT自檢信息；數據處理后的圖形顯示功能；在整個工作過程中用戶可通過輸入接口改變系統參數以完成操作控制功能。軟件處理流程如圖2所示。

4 結語

結合實際研制項目，針對現有的雷達數據處理與顯控軟件處理流程，采用本文提出的一體化框架來實現。通過參與雷達整機的一系列試驗進行對比，新的處理方式實現了并行處理，耦合性低，提高了計算機資源的高效利用。

參考文獻

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