1、24 电子技术 第 52 卷 第 6 期（总第 559 期）2023 年 6 月Electronics 电子学个存储模块、2个信号处理模块（可扩展）、1个交换模块组成，以交换模块为中心节点，其余模块为处理节点组成单星互连型拓扑结构。系统的互连结构。雷达信号处理分系统设计要实现实时存储与实时处理指标，需要满足系统吞吐率且尽可能降低传出延迟，因此各模块任务划分、接口定义及互连拓扑结构设计是系统设计要着重考虑的首要问题。如图1所示雷达信号处理分系统单星互连拓扑结构中，交换模块作为单星互连型拓扑结构中的中心节点，既是数据交换中心和控制指令交换中心，又是系统的主控单元，实现各模块数据交换、状态监控及与中
2、心控制分系统、显控分系统的通信。光端机用于信号处理分系统与预处理分系统交互，负责上行指令及下行数据转发；存储模块存储、回放信号处理分系统接收到的回波数据；信号处理模块用于功能算法实现，并可根据计算量等应用需求进行扩展。信号处理分系统单星互连型拓扑结构的硬件实现遵循VPX标准，可满足大运0 引言随着近年来雷达侦测技术的发展，系统传输、处理的信息量越来越大，对信号处理分系统的运算能力、数据带宽、传输速率等的要求也不断提高。传统信号处理分系统设备已无法满足雷达技术发展和型号研制的要求。基于拓扑结构的雷达信号处理分系统在具备基本信号处理功能的基础上，还具有强大的数据通信能力、高性能SRIO交换能力以及
3、灵活的拓展能力。1 拓扑结构 拓扑结构是通过传出媒介将各个处理节点连接起来的物理布局，是指互连过程中构成的几何形状，能表示处各个节点互相之间的连接关系。拓扑结构可按形状分类，分别有：星型、环型、总线型、树型、总线/星型和网状型拓扑结构。本系统设计采用上述星型结构中的单星互连型拓扑结构。单星互连型拓扑结构主要通过中央节点对处理节点进行控制，对各个处理节点进行信息传输。在单星互连型拓扑结构中，由中央节点建立数据通信网络，各个处理节点与中心节点连接，呈放射状排列，其中任意两个处理节点的通信均可经过中心节点交换实现，具有建网方便、结构灵活的特点。在雷达信号处理分系统设计中，采用单星互连型拓扑结构可为未
4、来更灵活的应用提供拓展能力。2 系统结构设计本设计中雷达信号处理分系统由1个光端机、1作者简介：杨敏，中国电子科技集团公司第二十研究所，工程师，硕士；研究方向：雷达信号处理技术。收稿日期：2023-02-07；修回日期：2023-06-12。摘要：阐述单星互连型拓扑结构的雷达信号处理分系统设计方法，提出信号处理分系统组成结构，探讨系统工作原理及任务分工，SRIO交换技术应用、故障检测设计、自检功能设计。关键词：信号处理，拓扑结构，雷达。中图分类号：TP393.02 文章编号：1000-0755(2023)06-0024-02文献引用格式：杨敏.基于拓扑结构的雷达信号处理分系统设计J.电子技术,
5、2023,52(06):24-25.基于拓扑结构的雷达信号处理分系统设计杨敏（中国电子科技集团公司第二十研究所，陕西 710071）Abstract This paper describes The design method of radar signal processing subsystem based on single star interconnect topology.The structure of the signal processing subsystem is proposed,the working principle and task division of th
6、e system are described in detail,and the main points of the design,such as the application of SRIO switching technology,fault detection design and self-check function design,are emphatically explained.Index Terms signal processing,topological structure,radar.Design of Radar Signal Processing System
7、Based on Topological StructureYANG Min(The 20 Research Institute of CETC,Shaanxi 710071,China.)图1 雷达信号处理分系统结构图 电子技术 第 52 卷 第 6 期（总第 559 期）2023 年 6 月 25Electronics 电子学算量、大带宽通信的雷达信号处理应用需求。设计遵循标准化、模块化、系统化思想，可降低设计风险，加快产品研制进度。在VPX标准的基础上，交换模块通过机箱背板对各个模块的数据进行交互及转发，为满足多点高速传输的应用需求，数据通信采用高速串行总线SRIO交换技术，既保障系统的
8、实时传输性能，又兼顾到系统结构的灵活性。工作原理。根据雷达信号处理功能，对各模块工作任务进行划分：（1）交换模块。上行工作中交换模块接收中心控制分系统的控制指令，并转发至光端机，由光端机发送至预处理分系统。下行工作中，交换模块接收光端机回波数据，并分别转发至信号处理模块、存储模块；同时还需接收、整合信号处理模块处理结果，并转发至中心控制分系统。交换模块接收外部定时信号，为其他模块提供时序同步依据。交换模块收集整合其他模块的故检信息，将整合好的故检信息发送至显控分系统，供用户监测使用。回放存储模块存储的回波数据时，接收存储模块回放数据，并将回放数据转发至信号处理模块。（2）光端机。光端机通过信号
9、处理机箱后背板的光纤接收来自预处理分系统的回波数据，完成光调制后将回波数据通过SRIO接口发送至交换模块，由交换模块分别转发至信号处理模块及存储模块。（3）信号处理模块。来自光端机的回波数据经过交换模块的互连转发至信号处理模块，在信号处理模块中对回波数据进行脉冲压缩、相参积累、CFAR等运算，各个信号处理模块的运算结果均通过背板SRIO发送至交换模块，待交换模块进行整合转发。（4）存储模块。为满足系统实时处理与实时存储的需求，设计存储模块用于存储回波数据，在必要时，可通过中心分系统发送控制指令，由存储板回放所存储的回波数据，回放数据由存储板通过背板SRIO发送至交换模块，再由交换模块转发至信号
10、处理模块，由此使系统具备回放自查功能。设计要点。雷达信号处理分系统单星互连拓扑结构的设计使该系统数据传输网络的实现具备一定的难度及复杂性，同时在拓扑结构中的任意两个节点均具备通信能力，又使得设备故障维护的难度增大，因此在工程实现中需要特别关注以下关键点。（1）SRIO交换技术。雷达信号处理分系统的单星互连型拓扑结构完成任意两节点之间高速通信的关键在于高速串行总线SRIO交换技术的应用。SRIO总线作为一种应用越来越广泛的高速串行总线，具有传出速率高、低功耗、低延迟的特点，支持SRIO总线的交换芯片逐渐应用于各种信息化设备中。SRIO总线是基于包交换的嵌入式互连技术，通过包交换的路由及寻址机制可
11、准确高效确定数据发送方及接收方，因此SRIO交换芯片多端口的特性不再限制于单一点对点传输应用，而是将多个处理节点的SRIO交换芯片互连实现各个节点互通有无的网络拓扑结构，工程实际应用中多采用进口芯片CPS 1848或国产芯片NRS 1800担当SRIO交换芯片角色。以国产同芯恒通公司的NRS1800芯片为例，可支持48个全双工通道，最多可支持12个4x、18个2x、18个1x 端口组合，每个端口都可选择1.25Gbit/s、2.5 Gbit/s、3.125Gbit/s、5Gbit/s、6.25Gbit/s线速率。本设计利用各个处理节点中的SRIO交换芯片以交换模块为中心，形成星形拓扑网络。交换
12、模块作为中心节点，承担SRIO交换网络路由配置及链路维护工作，各模块SRIO传出方式均采用WRITE和NREAD模式，数据传输线速率可达3.125Gbit/s。（2）故障自动检测功能。为降低系统设备维护难度，提高故障诊断效率，本系统设计故障自动检测功能，由交换模块作为故障检测中心对各模块故检信息进行汇总与上报。图1所示系统结构中，交换模块通过背板的LVDS接口与其他模块的故障上报单元互连，各模块自动向交换模块定期上报故检信息，由交换模块对各模块故检信息进行汇总，并通过光纤将汇总后信息发送至显控分系统及中心控制分系统，用于故障信息显示及判断。通过故障自动检测功能，可以让雷达设计、维修人员快速发现
13、故障部位，并采取维修措施，使故障损失降到最小。（3）分系统自检功能。在信号处理分系统设计中，为保证系统具备良好的维护性，除设计故障自动检测功能外，还需具备分系统自检功能，即在不具有雷达系统整机工作的条件下，依然可通过自检功能对信号处理分系统的软、硬件进行详细检测，确定信号处理分系统软、硬件是否进入正常工作状态，或对分系统故障进行定位、排查。本系统设计分系统自检功能，利用存储模块可预存自检所需的回波数据，在自检状态下，由存储模块读取预存回波数据，并发送至交换模块，再经由交换模块发送至信号处理模块进行计算处理。自检状态与雷达整机工作状态的区别仅在于，信号处理模块接收到的回波数据来源不同，前者回波数据预存在存储模块中，后者由光端机接收预处理分系统数据而来。因此，在不具备整机联试的条件下，可通过自检功能对分系统的软、硬件进行检查及排故，提高了分系统的开发效率及维护效率。3 结语本系统合理应用网络拓扑结构、VPX标准、高速串行总线SRIO通信等技术，在实现复杂信号处理算法的同时，可有效提高信号处理分系统的处理能力、维护能力及灵活性。参考文献1 程倩.计算机网络拓扑结构的分析及选择J.电子技术与软件工程,2013(16):60.