【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于信號(hào)處理，具體涉及一種雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)分布式加速仿真裝置。
技術(shù)介紹
1、雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)用于在雷達(dá)設(shè)計(jì)階段驗(yàn)證信號(hào)處理算法的功能和性能，通常基于matlab科學(xué)計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)仿真需要處理模擬器產(chǎn)生的海量回波數(shù)據(jù)流，對實(shí)時(shí)性有較高要求。傳統(tǒng)基于串行執(zhí)行邏輯的雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)離線仿真方式計(jì)算資源利用率低，仿真周期長，不能滿足雷達(dá)信號(hào)處理在線分析和實(shí)時(shí)控制等要求。
2、現(xiàn)有matlab平臺(tái)提供的并行計(jì)算工具箱對并行編程支持有限。其中，parfor和spmd并行原語用于離線數(shù)據(jù)并行處理，需對程序進(jìn)行侵入式修改。matlab分布式計(jì)算服務(wù)支持在多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行多個(gè)matlab實(shí)例并行執(zhí)行任務(wù)。它采用輪詢調(diào)度策略，不支持不同資源配置下的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度，且數(shù)據(jù)分發(fā)基于單線程同步模型傳輸延遲較高。因此，現(xiàn)有matlab平臺(tái)不能滿足回波數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)處理需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)面向海量回波數(shù)據(jù)流下雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)實(shí)時(shí)仿真需求，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提出了一種雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)分布式加速仿真裝置，利用多核和多計(jì)算節(jié)點(diǎn)的計(jì)算資源預(yù)先構(gòu)建雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)仿真加速代理實(shí)例資源池，將實(shí)時(shí)采集的雷達(dá)回波優(yōu)先調(diào)度到負(fù)載較低的仿真加速代理，仿真加速代理啟動(dòng)雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)進(jìn)行回波數(shù)據(jù)處理，各個(gè)仿真加速代理可以并行運(yùn)行同時(shí)處理不同回波數(shù)據(jù)幀，同時(shí)采用多線程異步通信和共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)低延遲分發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算環(huán)境下雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)仿真加速，支持按需彈性伸縮，使樣
2、本專利技術(shù)的雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)分布式加速仿真裝置，包括回波采集和分發(fā)調(diào)度模塊、樣機(jī)仿真節(jié)點(diǎn)管理模塊、樣機(jī)仿真加速代理模塊和仿真結(jié)果匯總模塊。
3、回波采集和分發(fā)調(diào)度模塊功能為：
4、a)通過rocketio協(xié)議接收模擬器發(fā)送的實(shí)時(shí)回波數(shù)據(jù)，并存入緩存。
5、b)負(fù)責(zé)維護(hù)樣機(jī)仿真節(jié)點(diǎn)管理模塊采集的計(jì)算節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、負(fù)載和樣機(jī)仿真加速代理模塊信息。
6、c)根據(jù)回波序號(hào)進(jìn)行優(yōu)先級調(diào)度，選擇負(fù)載較低且有可用樣機(jī)仿真加速代理模塊實(shí)例的計(jì)算節(jié)點(diǎn)。
7、d)通過多線程異步網(wǎng)絡(luò)模型將回波數(shù)據(jù)點(diǎn)對點(diǎn)發(fā)送給樣機(jī)仿真節(jié)點(diǎn)管理模塊。
8、樣機(jī)仿真節(jié)點(diǎn)管理模塊功能為：
9、a)針對每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)構(gòu)建和維護(hù)樣機(jī)仿真加速代理模塊資源池。
10、b)采集和反饋計(jì)算節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、負(fù)載和可用的樣機(jī)仿真加速代理模塊信息。
11、c)接收回波采集和分發(fā)調(diào)度模塊發(fā)送的回波數(shù)據(jù)，存入共享內(nèi)存隊(duì)列中。
12、樣機(jī)仿真加速代理模塊功能為：
13、監(jiān)聽共享內(nèi)存隊(duì)列中的回波數(shù)據(jù)，若有則取出回波數(shù)據(jù)，啟動(dòng)雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)程序進(jìn)行回波數(shù)據(jù)處理，并將結(jié)果發(fā)送給仿真結(jié)果匯總模塊。
14、仿真結(jié)果匯總模塊功能為：
15、接收樣機(jī)仿真加速代理模塊發(fā)送的樣機(jī)處理結(jié)果，對結(jié)果按回波序號(hào)進(jìn)行重新排序，并按回波順序發(fā)送給下一級處理。
16、進(jìn)一步地，樣機(jī)仿真加速代理模塊采用matlab實(shí)現(xiàn)，可以直接調(diào)用雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)，采用matlab?c/c++混合編程實(shí)現(xiàn)對共享內(nèi)存隊(duì)列的操作。
17、進(jìn)一度地，樣機(jī)仿真節(jié)點(diǎn)管理模塊向回波采集和分發(fā)調(diào)度模塊進(jìn)行注冊，啟動(dòng)樣機(jī)仿真加速代理模塊資源池，并定時(shí)向回波采集和分發(fā)調(diào)度模塊反饋計(jì)算節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)、負(fù)載和可用的樣機(jī)仿真加速代理模塊資源信息。
18、進(jìn)一步地，當(dāng)回波采集和分發(fā)調(diào)度模塊接收到回波數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)存入fifo緩存隊(duì)列，循環(huán)依次取出隊(duì)列頭部數(shù)據(jù)將其調(diào)度到負(fù)載低的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，并通過多線程異步傳輸分發(fā)給樣機(jī)仿真節(jié)點(diǎn)管理模塊，樣機(jī)仿真節(jié)點(diǎn)管理接收到回波數(shù)據(jù)后存入共享內(nèi)存隊(duì)列，并通知樣機(jī)仿真加速代理模塊，處于監(jiān)聽狀態(tài)的樣機(jī)仿真加速代理從共享內(nèi)存隊(duì)列中取出數(shù)據(jù)并調(diào)用雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)處理，處理結(jié)果發(fā)送給仿真結(jié)果匯總模塊，對結(jié)果進(jìn)行重新排序后按序發(fā)送給下一級處理。
19、進(jìn)一步地，當(dāng)回波數(shù)據(jù)處理丟幀時(shí)，按需增加計(jì)算節(jié)點(diǎn)，在新增節(jié)點(diǎn)的樣機(jī)仿真節(jié)點(diǎn)管理模塊啟動(dòng)樣機(jī)仿真加速代理模塊資源池，并向回波采集和分發(fā)調(diào)度模塊進(jìn)行注冊，從而參與到加入到樣機(jī)仿真加速中。
20、進(jìn)一步地，當(dāng)回波采集和分發(fā)調(diào)度模塊監(jiān)測到樣機(jī)仿真加速代理模塊實(shí)例空閑較多時(shí)，優(yōu)先將回波數(shù)據(jù)集中調(diào)度到少量計(jì)算節(jié)點(diǎn)，空閑的計(jì)算節(jié)點(diǎn)可以退出。
21、本專利技術(shù)充分利用多核和多計(jì)算節(jié)點(diǎn)的計(jì)算資源實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)分布式并行處理，支持按需彈性伸縮，使樣機(jī)仿真速率滿足實(shí)時(shí)處理性能要求；基于異步網(wǎng)絡(luò)傳輸和共享內(nèi)存的數(shù)據(jù)交換方法傳輸延遲低，打通了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與matlab樣機(jī)進(jìn)程的鏈路，使matlab樣機(jī)支持流式數(shù)據(jù)處理；將流式數(shù)據(jù)優(yōu)先調(diào)度到網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算等負(fù)載較低的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，支持對實(shí)時(shí)性要求高的matlab應(yīng)用；無需修改雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)程序，具有普適性，對實(shí)現(xiàn)的編程語言沒有限制。
22、本專利技術(shù)的有益效果在于
23、1、本專利技術(shù)提供了一種雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)分布式加速仿真方法，充分利用多核和多計(jì)算節(jié)點(diǎn)的計(jì)算資源實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)分布式并行處理，支持按需彈性伸縮，使樣機(jī)仿真速率滿足實(shí)時(shí)處理性能要求。
24、2、本專利技術(shù)的基于異步網(wǎng)絡(luò)傳輸和共享內(nèi)存的數(shù)據(jù)交換方法傳輸延遲低，打通了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與matlab樣機(jī)進(jìn)程的鏈路，使matlab樣機(jī)支持流式數(shù)據(jù)處理。
25、3、本專利技術(shù)提出的方法將流式數(shù)據(jù)優(yōu)先調(diào)度到網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算等負(fù)載較低的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，支持對實(shí)時(shí)性要求高的matlab應(yīng)用。
26、4、本專利技術(shù)相比現(xiàn)有matlab程序并行計(jì)算方法，無需修改雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)程序，具有普適性，對實(shí)現(xiàn)的編程語言沒有限制。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)分布式加速仿真裝置，其特征在于：包括回波采集和分發(fā)調(diào)度模塊、樣機(jī)仿真節(jié)點(diǎn)管理模塊、樣機(jī)仿真加速代理模塊和仿真結(jié)果匯總模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)分布式加速仿真方法，其特征在于：樣機(jī)仿真加速代理模塊采用Matlab實(shí)現(xiàn)，可以直接調(diào)用雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)，采用Matlab?C/C++混合編程實(shí)現(xiàn)對共享內(nèi)存隊(duì)列的操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)分布式加速仿真方法，其特征在于：樣機(jī)仿真節(jié)點(diǎn)管理模塊向回波采集和分發(fā)調(diào)度模塊進(jìn)行注冊，啟動(dòng)樣機(jī)仿真加速代理模塊資源池，并定時(shí)向回波采集和分發(fā)調(diào)度模塊反饋計(jì)算節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)、負(fù)載和可用的樣機(jī)仿真加速代理模塊資源信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)分布式加速仿真方法，其特征在于：當(dāng)回波采集和分發(fā)調(diào)度模塊接收到回波數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)存入FIFO緩存隊(duì)列，循環(huán)依次取出隊(duì)列頭部數(shù)據(jù)將其調(diào)度到負(fù)載低的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，并通過多線程異步傳輸分發(fā)給樣機(jī)仿真節(jié)點(diǎn)管理模塊，樣機(jī)仿真節(jié)點(diǎn)管理接收到回波數(shù)據(jù)后存入共享內(nèi)存隊(duì)列，并通知樣機(jī)仿真加速代理模塊，處于監(jiān)聽狀態(tài)的樣機(jī)
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)分布式加速仿真方法，其特征在于：當(dāng)回波數(shù)據(jù)處理丟幀時(shí)，按需增加計(jì)算節(jié)點(diǎn)，在新增節(jié)點(diǎn)的樣機(jī)仿真節(jié)點(diǎn)管理模塊啟動(dòng)樣機(jī)仿真加速代理模塊資源池，并向回波采集和分發(fā)調(diào)度模塊進(jìn)行注冊，從而參與到加入到樣機(jī)仿真加速中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)分布式加速仿真方法，其特征在于：當(dāng)回波采集和分發(fā)調(diào)度模塊監(jiān)測到樣機(jī)仿真加速代理模塊實(shí)例空閑較多時(shí)，優(yōu)先將回波數(shù)據(jù)集中調(diào)度到少量計(jì)算節(jié)點(diǎn)，空閑的計(jì)算節(jié)點(diǎn)可以退出。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)分布式加速仿真裝置，其特征在于：包括回波采集和分發(fā)調(diào)度模塊、樣機(jī)仿真節(jié)點(diǎn)管理模塊、樣機(jī)仿真加速代理模塊和仿真結(jié)果匯總模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)分布式加速仿真方法，其特征在于：樣機(jī)仿真加速代理模塊采用matlab實(shí)現(xiàn)，可以直接調(diào)用雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)，采用matlab?c/c++混合編程實(shí)現(xiàn)對共享內(nèi)存隊(duì)列的操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)分布式加速仿真方法，其特征在于：樣機(jī)仿真節(jié)點(diǎn)管理模塊向回波采集和分發(fā)調(diào)度模塊進(jìn)行注冊，啟動(dòng)樣機(jī)仿真加速代理模塊資源池，并定時(shí)向回波采集和分發(fā)調(diào)度模塊反饋計(jì)算節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)、負(fù)載和可用的樣機(jī)仿真加速代理模塊資源信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雷達(dá)信號(hào)處理樣機(jī)分布式加速仿真方法，其特征在于：當(dāng)回波采集和分發(fā)調(diào)度模塊接收到回波數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)存入fifo緩存隊(duì)列，循環(huán)依次...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李偉超，丁琳琳，韓文俊，李路野，武亞濤，畢昊宇，朱沈逸，
申請(專利權(quán))人：中國電子科技集團(tuán)公司第十四研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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