一种基于国产处理器的软件化雷达信息处理系统的研究

王鹏，邵流河，徐安舒，张军

（深圳市亿威尔信息技术股份有限公司，广东深圳，518057）

0 前言

本系统属于雷达信息处理计算领域，所要解决的技术问题是：采用国产处理器，如何快速、高效实现软件化雷达信息处理，如信号处理、数据处理、资源调度管理、人机交互、状态数据采集分析处理以及上行反馈控制等。

1 系统设计

基于国产处理器的软件化雷达信息处理系统，是新一代雷达信号和数据处理一体化系统，包括显控板、数据处理板、信号处理板、万兆/千兆交换板、接口板、接口后IO板等。显控板采用CM236/QM170芯片组，CORE I5/I7/E3六代处理器，板贴双通道32GB DDR4 2133内存，板贴1个128G SSD，可以扩展512G SSD，板贴PLX PEX8732 PCIE交换芯片，板贴ATI E8860独立显卡、DDR5 1GB、支持1920*1200、1600*1200，可支持4096*2160分辨率（4K高清）；采用CONNECT X-3 PRO EN芯片。数据处理板采用六代处理器，板贴双通道32GB DDR4 2133内存，板贴1个128G SSD，可以扩展512G SSD，板贴PLX PEX8732 PCIE交换芯片，支持1920*1200、1600*1200，可支持4096*2304分辨率（4K高清）；采用CONNECT X-3 PRO EN芯片。

5/10-SLOT系统由系统背板、卡、交换卡组成。万兆/千兆交换板的槽位固定，录取主机板/接口板的槽位可除万兆/千兆交换板槽位、电源模块槽位外的任意槽位，信号处理主机板的槽位可位于SLOT7～10的任意槽位。系统配置数据处理板、显控板及交换板。系统最大支持10槽板卡。如此配置板卡，可以将硬件资源分配的很合理。

图1 10槽系统框图

主机板采用MOD6-PAY-2F1D2U2T-12.2.1-8 MOD6-PAY-4F1Q2U2T-12.2.1-8）标准，主机板对应的SLOT槽采用SLT6-PAY-2F1D2U2T-10.2.1SLT6-PAY-4F1Q2U2T-10.2.1标准。

采用分层的构建化软件架构，层与层之间设置中间件，通过中间件，可以实现跨层信息共享，提高了雷达信息处理的便捷性和可扩展性。层次化设计可以提高各层内容的全栈开放、扩展自如、自主可控的优势。构件化设计能够提高软件开发、使用、升级的效率；能够做到开发的独立性和应用的开放性，即组件单元可以单独创建、编译、链接和测试，系统由组件构成，组件的接口、参数、地址等信息对外开放，开发完成后，通过组件之间的组合，完成系统的开发、重构和扩展，具有低耦合、高凝聚的特点。

2 典型应用

软件化雷达通过软硬件解耦，以软件技术为核心，能够灵活地实现系统功能的定义、资源配置、模式扩展和性能提升。目前已经成为雷达发展的趋势。为了实现软件化雷达标准化、通用化、灵活的功能特点。软件化雷达通用信号处理软件作为一款通用化软件，应具有开放的体系架构，能够满足日益复杂的战场环境的需求，可灵活方便地进行参数配置和模式更改甚至进行动态重构。

本文设计了包括CORE I5/I7/E3六代处理器的硬件系统和软件系统，软件系统包括实施内核、动态链接库、中间件、算法模块和各个模块之间的接口，实现了软硬件的解耦。硬件方面采用RDMA，解决网络传输中服务器端数据处理的延迟。RDMA通过网络把资料直接传入计算机的存储区，将数据从一个系统快速移动到远程系统存储器中，而不对操作系统造成任何影响，这样就不需要用到多少计算机的处理功能。它消除了外部存储器复制和文本交换操作，因而能解放内存带宽和CPU周期用于改进应用系统性能。软件的设计应该遵循如下原则：

层次化：软件具有合理的层次化体系架构，通过将不同功能的抽象和封装，将软件功能合理地进行层次化。层次之间采用标准化的层次接口，下层对上层提供功能支持并屏蔽技术细节。层次内的技术升级换代不会对其他层次造成影响。

通用性：软件以模块化的方式对信号处理流程进行抽象建模。标准化、规范化的设计使得算法模块能够在不同硬件平台上通用，避免重复性开发，大幅提高代码的复用性和可移植性。解耦性：软件利用层次化设计将底层硬件平台特性和信号处理应用进行解耦，使得算法开发人员不需要掌握硬件指令和资源调度，只需专注于信号处理算法的研发和设计。将底层硬件相关工作交由专门的技术人员完成，大幅提高开发人员的工作效率和软件质量。

可扩展性：软件具有开放的体系架构和标准化接口，使得软硬件能够不断升级，构建开放、高效、易升级的算法模块库，满足日益增长的雷达系统应用需求。

层次架构合理的层次架构是软件符合通用性、解耦性的设计原则，具备可移植、可扩展、可重构等功能的必要条件。因此设计出高效、合理的层次架构对于软件的开发至关重要。在层次架构的设计过程中，既要满足软件架构开放性、标准性的要求，也要充分考虑传统雷达信号处理系统的特点。

图2 典型应用结构布局图

3 结语

本文基于国产处理器的软件化雷达信息处理系统，集信号处理、数据处理、资源调度管理、人机交互、状态数据采集分析处理以及上行反馈控制于一体。采用RDMA，解决网络传输中服务器端数据处理的延迟。RDMA通过网络把资料直接传入计算机的存储区，将数据从一个系统快速移动到远程系统存储器中，而不对操作系统造成任何影响，这样就不需要用到多少计算机的处理功能。它消除了外部存储器复制和文本交换操作，因而能解放内存带宽和CPU周期用于改进应用系统性能。采用分层的构建化软件架构，提高了系统的拓展率。