[发明专利]一种机载雷达信号处理系统架构

权利要求书

1.一种机载雷达信号处理系统架构，其特征在于，包括射频处理蒙皮单元、网络交换单元和信号处理单元，其中：

射频处理蒙皮单元由多个射频阵元组成的射频子阵和挂接到该子阵之后的RFSoC组成；其中子阵中的多个阵元采集雷达对应波段的射频信号，以电信号方式送至RFSoC进行处理；RFSoC中的射频电路对子阵不同阵元的射频信号进行射频处理和合成，并进行数字采样，形成单通道子阵数字信号；之后根据雷达信号处理流程需求在RFSoC的可编程逻辑单元中实现子阵信号预处理、下变频操作，最终生成雷达子阵级单通道基带信号，通过Serdes网络接口发送至网络交换单元；

网络交换单元使用FPGA，提供与射频处理蒙皮单元一一对应的Serdes网络接口，接收汇总所有射频处理蒙皮单元输出的雷达子阵级单通道基带信号；使用FPGA对接收到的各个通道的基带信号数据进行整体打包，形成多通道雷达子阵基带信号数据包，按照多脉冲的处理周期通过以太网RDMA方式发送至信号处理单元；

信号处理单元使用通用CPU+GPU组成算力单元，CPU配合支持高速RDMA传输方式的以太网网卡，按照雷达信号处理的帧率接收一个相干周期的多脉冲多通道雷达子阵基带信号数据；雷达信号处理算法部署于CPU+GPU中，利用CPU实现雷达信号处理算法的管理、调度，利用GPU的高性能并行计算能力对多脉冲多通道雷达子阵基带信号数据进行高速并行运算，实现雷达信号处理过程，最终生成雷达探测的目标点迹信息，通过机载FC网络发送至机载后端数据处理平台。

2.根据权利要求1所述的机载雷达信号处理系统架构，其特征在于，CPU和GPU通过PCIE连接，CPU中实现数据的存储、分发、ping-pong流水线式运算，将整包的基带信号数据送至GPU实现雷达信号处理的计算过程；GPU支持OpenCL工具链，雷达信号处理算法的处理过程按照OpenCL编程框架编写并以.cl文件的形式存储于CPU内存，CPU在进行雷达信号计算时将.cl文件包含的计算过程在线编译并部署于GPU中，并通过PCIE总线完成和GPU间的指令和数据交互，在GPU中实现雷达信号处理运算过程。

3.根据权利要求1所述的机载雷达信号处理系统架构，其特征在于，利用基于以太网RDMA技术实现雷达数据信号从网络交换单元到实施雷达信号处理的信号处理单元之间的数据传输，并在信号处理单元的CPU上设计并部署传输-计算ping-pong流水处理方式，实现雷达信号处理算法在CPU-GPU信号处理单元中传输、计算并行。

4.根据权利要求1所述的机载雷达信号处理系统架构，其特征在于，所述ping-pong流水处理方式包括：

进行RDMA初始化，分别注册收发区域内存并告知通讯对端，实现内存映射；网络交换单元对每个CPI时间内所有子阵通道的基带信号数据采样和预处理后的数据进行打包，形成数百MB大小的一帧数据，持续发送至信号处理单元CPU的对应内存区域；信号处理单元的CPU为数据接收注册两个内存区域，由于RDMA通讯过程不需显示占用CPU进程，CPU不需等待通讯过程，在其中一个内存区域接收网络交换单元发来的信号数据包过程中对另一个区域已接收完成的数据包进行雷达信号处理算法运算，在单次运算和传输过程均完成后两个内存区域进行切换，继续下一帧信号数据包的处理，实现连续的ping-pong流水操作。

5.根据权利要求1所述的机载雷达信号处理系统架构，其特征在于，在信号处理单元中部署基于开源标准库VSIPL实现的CPU、GPU加速计算组件。