通用化二次雷达实时信号处理系统研究

发布时间：2017-07-02 17:10

  本文关键词：通用化二次雷达实时信号处理系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：二次雷达作为一种基于询问/应答机制的敌我识别装置,在军用和民用航管领域一直发挥着至关重要的作用。随着二次雷达的发展,要求二次雷达一方面要具备传统的询问/应答功能,另一方面还应具备侦查与反侦察功能,这就需要二次雷达处理系统具备多功能处理能力。同时随着数字波束形成技术在二次雷达中的应用,以及侦查反侦察中的数据加密解密,数据搜索算法的复杂度提升,对二次雷达处理机的处理能力、传输带宽也提出了更高的要求,因此,二次雷达处理机的发展方向是多功能、高速度、大带宽。基于这种需求本文主要结合二次雷达处理特点及并行计算理论进行研究,设计实现了一套适应未来需求的通用化二次雷达处理机。通过对二次雷达工作原理的分析,得知其信息处理系统的并行处理架构应是一种多层次混合架构,以满足多种并行处理方法的运行需求,同时处理系统中应能适应多种数据流驱动的工作方式,具备传输多种数据流的能力。为设计符合该要求的系统,应从系统体系结构和总线标准两方面着手。基于以上目标,对并行处理系统和Open VPX总线标准进行了调研。本论文的主要内容包括:1.设计了基于Open VPX的可重构二次雷达体系架构——USSR-Open VPX架构,该架构基于Open VPX标准可实现系统的标准化、模块化、通用化,满足雷达信息处理系统的发展方向;同时该架构基于多层次、混合并行可满足目前二次雷达各种工作模式对系统的需求。2.以USSR-Open VPX架构为指导,结合主要技术指标,采用Power PC处理器、TS201处理器、FPGA三种处理器,对系统中的通信控制单元、高速信号处理模块、高速数据处理单元和高速交换单元进行了设计,得到一种异构型的通用化并行处理平台。3.借鉴目前主流的并行编程库MPI和MCAPI的思路,对系统中常用通信进行软件封装,形成一套高效多处理器的通信库,并将多核应用的通信进行抽象,屏蔽底层路由信息和系统硬件信息,为上层用户提供友好的软件开发接口。
【关键词】：二次雷达 通用化 数字波束形成 侦察解译 并行体系架构 OpenVPX总线标准 软件封装
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN957.51
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究发展状况12-18
• 1.2.1 二次雷达发展状况12-15
• 1.2.1.1 技术总体发展沿革12-14
• 1.2.1.2 国内外技术水平现状14-15
• 1.2.2 并行处理系统模型15-17
• 1.2.2.1 Flynn分类方法15-16
• 1.2.2.2 并行计算机的结构模型16-17
• 1.2.3 OpenVPX总线标准介绍17-18
• 1.3 本文的研究内容18-19
• 1.4 论文内容安排19-20
• 第2章 二次雷达工作原理及需求分析20-32
• 2.1 二次雷达系统的基本原理20-27
• 2.1.1 DBF处理模块21-24
• 2.1.2 后续处理模块24-27
• 2.2 需求分析27-32
• 2.2.1 复杂多样的并行模式需求27-29
• 2.2.2 多种类型的流程驱动方式需求29-30
• 2.2.3 小结30-32
• 第3章 二次雷达实时信号处理系统设计32-55
• 3.1 研究目标32-41
• 3.1.1 并行处理计算机系统体系结构32-35
• 3.1.2 总线技术研究35-41
• 3.1.2.1 PCIe技术研究36-37
• 3.1.2.2 RapidIO技术研究37-39
• 3.1.2.3 OpenVPX标准概述39-41
• 3.2 技术方案原理设计41-45
• 3.2.1 设计思想41-42
• 3.2.2 适合通用化二次雷达信息处理系统的并行体系架构42-43
• 3.2.3 USSR-OpenVPX体系架构特点43-44
• 3.2.4 对通用化雷达信息处理系统需求的适应性44-45
• 3.3 系统的构建与技术指标45-55
• 3.3.1 研究目标45-47
• 3.3.2 主要技术指标47-48
• 3.3.3 基于OpenVPX标准的通信控制单元设计48-49
• 3.3.4 基于OpenVPX标准的高速信号处理模块设计49-51
• 3.3.5 基于OpenVPX标准的高速数据处理单元设计51-53
• 3.3.6 基于OpenVPX标准的高速交换单元设计53-55
• 第4章 二次雷达实时信号处理系统软件设计55-72
• 4.1 MPI和MCAPI技术调研55-57
• 4.1.1 MPI调研55-56
• 4.1.2 MCAPI调研56
• 4.1.3 MPI与MCAPI的异同点总结56-57
• 4.2 软件库封装57-68
• 4.2.1 基本应用层58-68
• 4.2.1.1 PCI通信模块59-63
• 4.2.1.2 通信模块63-65
• 4.2.1.3 消息队列模块65-68
• 4.3 软件系统仿真实现68-72
• 第5章 总结72-73
• 致谢73

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