新型雷达数据处理与显控一体化框架设计

耿东华 房亮 刘涛庆

摘要：针对传统的雷达数据处理与显控处理流程存在的不足：线性处理、并行效率低、代码模块耦合性高，进行架构优化，提出一套新的一体化框架：MPID框架，即Model-Process-Interface三层体系加DataPool的整体框架，提高并行处理能力。

关键词：MPID框架；并行处理；数据处理

中图分类号：TN957 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）05-0177-02

传统的雷达数据处理与显控处理流程：接收到信号处理后数据，进行数据解析、数据预处理、数据处理及显示等工作，待全部工作完成后再次接收数据。这样的处理流程架构（简称一体化架构）是线性的、不可并行的，其资源有效利用率低，网口通信间隔高、代码模块耦合性高、并行效率低。

针对这样的架构进行优化，提出一套新型的雷达数据处理与显控一体化框架：MPID框架，即Model-Process-Interface三層体系加DataPool的整体框架。如图1所示。

1 数据池设计

DatePool是一个数据池，它是整个一体化框架的数据驱动核心，复杂框架可以采用数据库进行实现，简单框架则只需通过自定义数据既可实现。DatePool包含有三个数据池，分别为处理池、显示池和控制池。

（1）处理池：为框架的基础数据池，从雷达信号处理板接收的数据，经过简单的数据解析，将其保存到处理池中。处理池的主要作用为雷达数据处理提供数据源，并且大幅降低网口通信间隔。雷达信号处理板多数为FPGA+DSP架构，处理数据间隔短，一体化框架可以降低网口通信间隔，有效的提高雷达探测数据率。

（2）显示池：为界面显示的数据来源，要显示的数据会不停的进行自我更新维护，界面只需要定期的读取显示池中的数据即可。随着现阶段的雷达发展，用户对雷达的显控界面效果要求越来越高，抗锯齿能力、海量目标显示、杂波显示已经是很多雷达的基础配备，故而界面显示已经占用了一体化框架的大部分资源，故而显示池的存在，可以让一体化框架根据硬件配置，设置界面显示的周期，而显示池则通过自身的更新维护，保证了数据的实时性与完整性。

（3）命令池：为整体框架的设置参数与下发命令的数据池，它保存了用户通过界面进行的参数设置和命令下发。命令池与显示池不同，它是被动更新维护，只有在用户进行了操作之后，命令池才会对其数据进行更新维护，而一体化框架对雷达主机下发命令则是不停的读取命令池中的数据进行发送。

2 MPID框架设计

Model层是整个架构的基础层，主要负责整个系统的通信、存储及管理等系统基础功能；Process层是整个架构的业务层，主要负责整个系统的数据处理；Interface层是整个架构的交互层，主要负责整个系统的界面交互、显示雷达数据及接受用户指令等工作。

框架的数据流程为：

（1）Model层通过通信接口的接收雷达主机数据，并将其保存到处理池的预处理区当中。

（2）Process层定时取出预处理区中的雷达数据，进行相位补偿、和差测角及解重频等数据处理前的预处理工作，并将其计算出雷达目标信息积累到处理池的数据处理区当中，同时删除预处理区中的相关数据。

（3）Process层定时从数据处理区取出雷达数据，进行帧间合并，测高，跟踪等数据处理工作，并将其计算出的雷达目标真实目标信息放入显示池当中。处理池之所以分为预处理区和数据处理区，有两点好处：1）将雷达原始目标和处理后目标分别保存，帧间合并和目标跟踪等处理需要雷达原始目标多帧数据积累后才能有效进行，并且多次修正结果也需要使用雷达原始目标；2）提高系统并行处理能力。

（4）Interface层定时维护显示池里的数据，并根据需求提取需要显示的目标，显示池的作用就是将系统的显示与处理彻底分离，因为抗锯齿高分辨率的目标显示会大量占用系统资源，拖累系统的处理速度，若不将其分离，会影响系统的处理周期，进而影响雷达的数据率。

3 雷达数据处理与显控一体化框架的实现

在Windows操作系统下，使用Visual Studio完成了基于一体化框架的雷达数据处理软件的开发，实现了该雷达的数据处理功能、显示控制功能。

数据处理与显控软件主要功能有：接收与信号处理软件通信的数据流，从数据流中解析出目标数据、伺服数据、波控数据、目标分类数据、部件故障数据等；相扫或机扫模式下完成点迹处理、航迹跟踪功能；校射模式下完成炸点校射功能；处理故障数据，实时获取系统的BIT自检信息；数据处理后的图形显示功能；在整个工作过程中用户可通过输入接口改变系统参数以完成操作控制功能。软件处理流程如图2所示。

4 结语

结合实际研制项目，针对现有的雷达数据处理与显控软件处理流程，采用本文提出的一体化框架来实现。通过参与雷达整机的一系列试验进行对比，新的处理方式实现了并行处理，耦合性低，提高了计算机资源的高效利用。

参考文献

[1]何友，修建娟，张晶炜，等.雷达数据处理及应用[M].北京：电子工业出版社，2006.

[2]孙仲康.雷达数据数字处理[M].北京：国防工业出版社，1983.

[3]孙龙翔，张祖稷，等译.雷达数据处理（第二卷）[M].北京：国防工业出版社，1988.

[4]张晓剑.基于数据池的异构数据集成[J].微处理机，2009，30（2）：61-63.