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大规模 信号与信息异构处理机深度解耦方法

阅读：901发布：2020-05-14

专利汇可以提供大规模信号与信息异构处理机深度解耦方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开的一种大规模信号与信息异构处理机深度解耦方法，旨在提供一种统一设计模式、良好架构的深度解耦方法，本发明通过下述技术方案实现：根据大规模信号与信息异构处理机的功能特性，划分为相对独立的功能子网，并在功能子网中划分若干类通用数据处理模块，每个功能子网通过一个接口模块在一级数字网络进行数据交换，通过一级数字网络完成任务控制指令、健康状态信息、情报数据的传输；驻留在应用层的各功能应用软件通过集中管理的方式建立和维护逻辑连接，功能软件通过高速通信中间件进行数据传输，实现功能软件与硬件功能之间的深度解耦，当某个通用数据处理模块发生故障时，通过网络管理软件快速完成复杂的重构过程。，下面是大规模信号与信息异构处理机深度解耦方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种大规模信号与信息异构处理机深度解耦方法，具有如下技术特征：根据大规模信号与信息异构处理机的功能特性，将大规模信号与信息异构处理机网络划分为相对独立、结构类似、子网间无数据交换的功能子网X，各功能子网X内部通过二级网络进行高速数据交换，并在功能子网中划分若干类通用数据处理模块，每个功能子网与信息异构处理机系统控制之间，通过一个接口模块在一级数字网络进行数据交换，通过一级数字网络完成任务控制指令、健康状态信息和情报数据的传输；驻留在应用层的各功能应用软件之间采用高速通信中间件进行数据传输，通过集中管理的方式建立和维护逻辑连接，实现功能软件与硬件功能之间的深度解耦，当某个通用数据处理模块发生故障时，通过网络管理软件快速完成复杂的重构过程。
2.根据权利要求1所述的大规模信号与信息异构处理机深度解耦方法，其特征在于：大规模信号与信息异构处理机通过离散线和射频电缆与外部天线相连的射频部分互连，功能子网X中数字类功能模块之间通过高速串行RapidIO总线互连构成功能子网内部二级数字网络，通过二级传输网络完成中频数据、原始采样数据、基带数据和解调数据的传输。
3.根据权利要求1所述的大规模信号与信息异构处理机深度解耦方法，其特征在于：功能子网X通过一级网络与显控计算机连接，通过网络及软件快速地完成复杂的重构过程。
4.根据权利要求1所述的大规模信号与信息异构处理机深度解耦方法，其特征在于：驻留在应用层的各功能应用软件之间采用高速通信中间件集中管理的方式建立和维护逻辑，各功能应用软件根据总体规划的用户接口层上的应用编程端口API获取连接句柄，通过连接句柄进行数据的收发处理。
5.根据权利要求1所述的大规模信号与信息异构处理机深度解耦方法，其特征在于：各功能应用软件之间，采用高速通信中间件构建包含网络枚举、网络资源抽象、网络监测、网络节点重构和主备网络重构的网络管理子系统，以及包含连接建立、句柄映射、数据接收处理、数据发送处理和事件处理的通信管理子系统，从而构成网络管理子系统和通信管理子系统的中间件核心层。
6.根据权利要求1所述的大规模信号与信息异构处理机深度解耦方法，其特征在于：高速通信中间件通过底层RIO协议层和RIO驱动层组成环境适配层。
7.根据权利要求6所述的大规模信号与信息异构处理机深度解耦方法，环境适配层通过底层RIO协议层并联数据处理模块DPM、信号处理模块SPM、图像处理模块GPM、络交换模块NSM、存储模块MMM、接口模块和电源转换模块PCM进行通信。
8.根据权利要求1所述的大规模信号与信息异构处理机深度解耦方法，其特征在于：大规模信号与信息异构处理机加电后，高速通信中间件枚举网络，分配网络节点ID号，然后各节点流程交换数据。
9.根据权利要求1所述的大规模信号与信息异构处理机深度解耦方法，其特征在于：各功能应用软件在发送数据流程中，程序初始化后，通过逻辑通道名称获取发送句柄；通过发送句柄进行数据发送，查询发送结果来判断是否发送成功，如果发送失败，查询返回值来决定处理方法；确定不再使用该发送句柄发送数据后，通过发送句柄释放逻辑通道，调用该函数释放句柄资源。
10.根据权利要求1所述的大规模信号与信息异构处理机深度解耦方法，其特征在于：
各功能应用软件在接收数据流程中，程序初始化后，通过逻辑通道名称获取接收句柄，没有数据到来，阻塞式等待数据到来事件；有事件到来时查看是否有数据到来，有数据到来，接收数据，数据处理完成，释放数据缓冲区，再次查看是否有数据到来，在确认不再接收数据时，调用释放句柄函数释放句柄资源。

说明书全文

大规模信号与信息异构处理机深度解耦方法

技术领域

[0001] 本发明涉及大规模信号与信息异构处理机的深度解耦方法。

背景技术

[0002] 大规模信号与信息异构处理机是一类重要的大规模、复杂航空电子系统设备，系统中模块数量可达数百个。在模块级高度综合大规模信号与信息异构处理机集成中，独立的功能设备不再存在，各应用功能以抽象的形式存在于系统之中，组成系统的各软件、硬件实体之间高度耦合，任何一个部件的修改都可能影响到系统的其它实体。在大规模信号与信息异构处理机设计中存在着两个主要难题，即硬件电路之间的相互耦合问题和应用软件和硬件之间的相互耦合问题。硬件电路之间的耦合问题，使系统拓扑复杂，不同硬件电路之间的通道耦合关联，数据交换等交互碰撞概率大大增加，影响系统吞吐量等性能指标，且出故障时不宜定位。应用软件和硬件之间的相互耦合问题会使系统易用性、互换性、可维护性性能指标恶化，并大大增加造成系统开发时间和成本。解耦问题是大规模信号与信息异构处理机设计的主要问题，解耦方法主要分为：通过改变系统架构来减小硬件电路间的耦合和改进软件架构减少硬件电路和软件和硬件电路之间的耦合。同时系统集成设计既要考虑当前的技术现状，还要兼顾未来发展趋势、系统任务需求的变化等因素导致系统设计难度、复杂性急剧增加的问题。现有大规模信号与信息异构处理机一般根据功能切割系统，能够在一定程度上缓解硬件之间的耦合问题。但是，切割的各功能子系统硬件设计五花八门，模块型谱数量多；软件存在多种开发环境，与硬件耦合度高，不利于系统系统的集成和维护。

[0003] 随着系统规模和功能的增长，大规模信号与信息异构处理机深度解耦面临诸多挑战，内部系统集成的功能项越来越多，功能项之间的耦合程度越来越紧密，系统内部各子系统、各层次、各因素之间的相互联系、相互作用、相互激发关系复杂；系统外部需求不断变化，技术发展不断进步，系统需要与时俱进，不断地适应这种需求变化；系统正常、备份、降级、重构等工作模式越来越多，系统可配置项越来越多，导致系统工作状态异常复杂。因此实现大规模信号与信息异构处理机多功能线程之间复杂关联关系的解耦，保证功能线程之间的独立性，是系统集成技术研究的重点。并解决系统复杂的配置、重构问题，提供统一的设计模式及良好的架构以适应系统不断发生的需求变化及技术更新等问题，发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种统一设计模式、良好架构的大规模信号与信息异构处理机深度解耦方法，解决系统复杂的配置、重构问题，降低系统成本、体积和功耗，提高可靠性和可扩展性，适应系统不断发生的需求变化及技术更新。

[0005] 本发明的上诉目的通过以下措施实现：一种大规模信号与信息异构处理机深度解耦方法，具有如下技术特征：根据大规模信号与信息异构处理机的功能特性，将大规模信号与信息异构处理机网络划分为相对独立、结构类似、子网间无数据交换的功能子网X，各功能子网X内部通过二级网络进行高速数据交换，并在功能子网中划分若干类通用数据处理模块，每个功能子网与信息异构处理机系统控制之间，通过一个接口模块在一级数字网络进行数据交换，通过一级数字网络完成任务控制指令、健康状态信息和情报数据的传输；驻留在应用层的各功能应用软件之间采用高速通信中间件进行数据传输，通过集中管理的方式建立和维护逻辑连接，实现功能软件与硬件功能之间的深度解耦，当某个通用数据处理模块发生故障时，通过网络管理软件快速完成复杂的重构过程。本发明相比于现有技术具有如下有益效果：大幅降低系统成本、体积和功耗。本发明将大规模信号与信息异构处理机根据侦察及通信功能特性划分为相对独立、结构类似的功能子网，各功能子网内部通过二级网络进行高速数据交换，各功能子网相对独立，使得功能子网与大规模信号与信息异构处理机系统的交互只能通过与一级数字网络互连的接口模块进行，确保除接口模块以外，大规模信号与信息异构处理机各功能子网在物理上隔离，在物理上隔离相对独立的应用，简化大规模信号与信息异构处理机设计和物理结构，便于故障隔离和排故。功能子网的划分在不增加额外硬件情况下，简化系统复杂数据流、简化子网数据交换网络设计，采用通用功能模块统型，减少系统模块种类，使软件升级、部署更加灵活。

[0006] 可靠性高。本发明根据大规模信号与信息异构处理机功能特性，划分为相对独立、结构类似、子网间无数据交换的功能子网，各功能子网内部通过二级网络进行高速数据交换，采用通用功能模块组成，减少系统内模块种类，子网间无数据交换，进一步降低功能软件与模块间的耦合度，提升系统的可靠性，杜绝其它功能子网数据干扰；各子网与系统控制之间通过一级网络进行数据交换，采用高速通信中间件实现功能应用软件与硬件的解耦，当某个模块发生故障时，可以通过网络及软件快速的完成复杂的重构过程，使系统具有更高的可靠性。

[0007] 具有可扩展性。本发明根据大规模信号与信息异构处理机功能特性将大规模信号与信息异构处理机子网划分为相对独立、结构类似的功能子网，各功能子网内部通过二级网络进行高速数据交换，子网间无数据交换，各子网与系统控制之间通过一级网络进行数据交换，功能软件通过高速通信中间件进行数据传输，实现功能软件与硬件的解耦；使功能应用开发者能够专注于功能的开发，不用关心底层硬件，软件与硬件并行开发，从而缩短开发周期，提升软件构件的可复用用性、成长性、扩展性和可升级性。附图说明

[0008] 下面结合附图进一步说明本发明的技术方案，但本发明所保护的内容不局限于以下所述。

[0009] 图1是大规模信号与信息异构处理机系统框图。

[0010] 图2是本发明大规模信号与信息异构处理机功能子网组成关系示意图。

[0011] 图3是高速通信中间件构成示意图。

[0012] 图4是各功能应用软件数据收发流程示意图。

具体实施方式

[0013] 参阅图1。根据本发明，根据大规模信号与信息异构处理机的功能特性，将大规模信号与信息异构处理机网络划分为相对独立、结构类似、子网间无数据交换的功能子网，各功能子网内部通过二级网络进行高速数据交换，并在功能子网中划分若干类通用数据处理模块，每个功能子网与信息异构处理机系统控制之间，通过一个接口模块在一级数字网络进行数据交换，通过一级数字网络完成任务控制指令、健康状态信息和情报数据的传输；驻留在应用层的各功能应用软件之间采用高速通信中间件进行数据传输，通过集中管理的方式建立和维护逻辑连接，实现功能软件与硬件功能之间的深度解耦，当某个通用数据处理模块发生故障时，通过网络管理软件快速完成复杂的重构过程。

[0014] 参阅图2。大规模信号与信息异构处理机功能子网X是基于高速互连网络的开放式、可扩展硬件体系结构。功能子网X采用高速串行总线互连模块化、标准化的通用功能模块，组成开放式、可扩展系统。通用功能模块至少包括：连接在功能子网X内部二级传输网络上的信号处理模块(SPM)、数据处理模块(DPM)、图像处理模块(GPM)、接口模块、电源转换模块(PCM)；络交换模块(NSM)和大容量的存储模块(MMM)。

[0015] 大规模信号与信息异构处理机通过离散线和射频电缆与外部天线相连的射频部分互连，功能子网X中数字类功能模块之间通过高速串行RapidIO总线互连构成功能子网内部二级数字网络，通过二级传输网络完成中频数据、原始采样数据、基带数据、解调数据等数据传输。功能子网X通过一级网络与显控等计算机连接，通过网络及软件快速地完成复杂的重构过程。

[0016] 参阅图3。驻留在应用层的各功能应用软件之间通过高速通信中间件集中管理的方式建立和维护逻辑接，各功能应用软件根据总体规划的用户接口层上的应用编程端口API获取连接句柄，通过连接句柄进行数据的收发处理。每个节点上支持多个双向逻辑端口。各功能应用软件之间采通过高速通信中间件构建包含网络枚举、网络资源抽象、网络监测、网络节点重构和主备网络重构的网络管理子系统，以及包含连接建立、句柄映射、数据接收处理、数据发送处理和事件处理的通信管理子系统，从而构成网络管理子系统和通信管理子系统的中间件核心层。底层RIO协议层和RIO驱动层组成环境适配层。由底层RIO协议层互联的数据处理模块DPM、信号处理模块SPM、图像处理模块GPM、络交换模块NSM、存储模块MMM、接口模块和电源转换模块PCM通过高速通信中间件通过进行通信。大规模信号与信息异构处理机系统包括：功能子网1、功能子网2、功能子网3、功能子网4…，以及各功能子网对应的接口模块1、接口模块2、接口模块3、接口模块4…互联的一级数字网络。

[0017] 参阅图4。大规模信号与信息异构处理机加电后，高速通信中间件枚举网络，分配网络节点ID号，然后各节点按照图4流程交换数据。各功能应用软件在发送数据流程中，程序初始化后，通过逻辑通道名称获取发送句柄；通过发送句柄进行数据发送，查询发送结果来判断是否发送成功，如果发送失败，查询返回值来决定处理方法；确定不再使用该发送句柄发送数据后，通过发送句柄释放逻辑通道，调用该函数释放句柄资源。

[0018] 各功能应用软件在接收数据流程中，程序初始化后，通过逻辑通道名称获取接收句柄，没有数据到来，阻塞式等待数据到来事件。有事件到来时查看是否有数据到来，有数据到来，接收数据，数据处理完成，释放数据缓冲区，再次查看是否有数据到来，在确认不再接收数据时，调用释放句柄函数释放句柄资源。

[0019] 以上结合附图对本发明进行了详细描述，但需要指出的是，上述实例所描述的是仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，比如可以结合具体的实现改变处理流程和处理顺序、可以选设识别过程中的不同参数来实现本发明的技术方法。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

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