一种基于Qt的可视化通用雷达信号处理交互系统的制作方法

一种基于qt的可视化通用雷达信号处理交互系统
技术领域
1.本发明属于雷达测试技术领域，尤其涉及一种基于qt的可视化通用雷达信号处理交互系统。


背景技术：

2.随着我国雷达领域的不断发展，对雷达信号处理系统的可靠性、创新性、稳定性等需求也在逐步提高，面对未来巨大的市场需求量，雷达领域的研发面临着时间进度紧、技术创新难、质量任务重等难题。
3.雷达信号处理系统高效调试的需要。雷达信号处理系统是雷达领域的核心技术，代表着雷达领域的最高水平，面临着时间进度紧、质量任务重等难题，为缩短信号处理系统的调试时间，可视化通用雷达信号处理交互系统的研发是十分必要的。
4.雷达信号处理系统大数据分析的需要。雷达信号处理系统内部数据具有数据种类多，数据率高、数据量庞大等特点，为实现各处理节点数据的分析，数据存储及解析工作是必不可少的，可视化通用雷达信号处理交互系统成功实现了数据存储及解析功能。
5.雷达信号处理系统接口调试的需要。雷达信号处理系统板卡种类丰富，包括fpga板卡、dsp板卡、cpu板卡、存储板等多种类型，涉及的接口种类更是十分丰富，各类接口的调试工作也就变得十分复杂。可视化通用雷达信号处理交互系统能有效解决接口调试复杂的难题，通过udp网络对各个接口进行调试，大大降低了接口调试的复杂度。
6.雷达信号处理系统可视化的需要。现有技术中雷达信号处理系统只有在整车调试阶段，在显控台配合下才能进行航点迹显示，这对雷达信号处理系统调试带来很多不便，为了在整车调试阶段降低出错概率、提高组合稳定性，在组合调试阶段就需要可视化功能。可视化通用雷达信号处理交互系统可以代替显控台，在组合调试阶段实现航点迹的实时显示、存储及回放功能。
7.雷达信号处理系统人工干预的需要。在整车级，雷达信号处理系统的人工干预命令是由显控台下发，为方便组合调试，可视化通用雷达信号处理交互系统可替代显控台通过网络对雷达信号处理组合进行人工干预命令，增加了调试的便利性，也大大缩短了整车调试的时间。
8.鉴于以上内容，有必要提出一种基于qt的可视化通用雷达信号处理交互系统上位机软件的设计方法，该发明将大大缩短调试周期，降低调试人力和物力成本，加速雷达研发及生产进度。


技术实现要素：

9.本发明的技术目的是提供一种基于qt的可视化通用雷达信号处理交互系统，以解决开发周期长的技术问题。
10.为解决上述问题，本发明的技术方案为：
11.一种基于qt的可视化通用雷达信号处理交互系统，包括控制模块、传输模块以及
执行模块，控制模块经传输模块与执行模块信号连接，以此控制执行模块；
12.控制模块为若干控制单元，包括存储板控制单元、fpga板控制单元、dsp板控制单元、cpu板控制单元和时序板控制单元；
13.存储板控制单元用于控制执行模块中的数据存储；
14.fpga板控制单元用于解析执行模块中的fpga数据，加载导入以及通道校正；
15.dsp板控制单元用于解析执行模块中的-dsp数据，获取dsp数据的错误信息以及绘制脉压前后数据曲线图；
16.cpu板控制单元用于接收执行模块中的cpu数据，以此显示目标航迹信息并进行存储回放和跟踪精度分析，以及-进行人工干预；
17.时序板控制单元用于解析执行模块中的时序板数据，并绘制时序图，以及实现在线加载和烧写。
18.其中，执行模块包括fpga板、dsp板、cpu板、时序板和存储板；分别受控于fpga板控制单元、dsp板控制单元、cpu板控制单元、时序板控制单元和存储板控制单元执行相对应的操作。存储板受控于存储板控制单元分别对fpga板、dsp板、cpu板和时序板的数据进行存储。
19.具体地，fpga板控制单元包括fpga数据分析子单元、fpga加载子单元和通道校正子单元；
20.fpga数据分析子单元用于对接收的雷达信号的报文信息进行解析并写入excel；
21.fpga加载子单元通过调用函数实现fpga程序的在线加载与烧写；
22.通道校正子单元用于从存储板获取通道校正文件，并通过qcustomplot类实现通道校正前后曲线绘制。
23.具体地，dsp板控制单元包括dsp数据分析子单元、错误显示子单元和曲线绘制子单元；
24.dsp数据分析子单元用于对接收的雷达信号的报文信息进行解析并写入excel；
25.错误显示子单元用于实时打印dsp板的数据丢包、掉帧等错误信息；
26.曲线绘制子单元用于从存储板获取脉压数据文件，并通过qcustomplot类实现脉压前后的数据曲线绘制。
27.具体地，cpu板控制单元包括ppi显示子单元、存储回放子单元和精度分析子单元；
28.ppi显示子单元用于实时监听cpu板的发送数据并进行解析得到目标航迹信息并进行显示；
29.存储回放子单元用于存储并动静态回放目标航迹信息；
30.精度分析子单元用于通过移动划窗对目标航迹信息进行拟合，求得拟合系统的拟合值，比较同一时刻下的测量值与拟合值，并剔除野值后计算系统误差和起伏误差，得到计算结果以此分析目标的跟踪精度。
31.进一步优选地，cpu板控制单元还包括指令控制子单元；
32.指令控制子单元用于干预雷达的工作状态，包括工作参数、干扰分析、场景设置、抗干扰措施、mtd、mti、cfar、虚警图、杂波图、截位控制、波形选择、仿真控制、分机测试、文件管理、起始、空选、撤销、干扰、辅跟的控制命令。
33.具体地，时序板控制单元包括时序数据分析子单元、时序加载子单元和时序图子
单元；
34.时序数据分析子单元用于对接收的雷达信号的报文信息进行解析并写入excel；
35.时序加载子单元用于实现fpga程序的在线加载与烧写；
36.时序图子单元用于从存储板获取时序数据，并通过qcustomplot类实现时序图绘制。
37.进一步优选地，还包括健康管理模块，用于监视雷达各分系统bit信息。初始化网络套接字，接收udp网络报文，以及初始化全局变量。
38.本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
39.本发明可以实现远程加载功能、平台健康管理功能、数据远程采集功能、数据记录转储功能、录取功能、人工干预功能、航点迹显示七大主要功能。本发明大大缩短了雷达信号处理系统的调试周期，实现了雷达信号处理系统大数据分析的需要，有效解决现有雷达信号处理系统存在的调试工作繁琐、无法可视化、无法进行人工干预、无法进行大数据实时解析、接口调试复杂等弊端。系统通过以太网接入，支持多终端同时使用。
附图说明
40.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。
41.图1为本发明的一种基于qt的可视化通用雷达信号处理交互系统的结构框图；
42.图2为本发明的一种基于qt的可视化通用雷达信号处理交互系统内部单元图；
43.图3为本发明的一种存储控制流程示意图。
具体实施方式
44.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
45.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
46.以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种基于qt的可视化通用雷达信号处理交互系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
47.实施例
48.参看图1，本实施例提供一种基于qt的可视化通用雷达信号处理交互系统，包括控制模块、传输模块以及执行模块，控制模块经传输模块与执行模块信号连接，以此控制执行模块。控制模块可理解为上位控制模块，其包括存储板控制单元、fpga板控制单元、dsp板控
制单元、cpu板控制单元和时序板控制单元。
49.执行模块可理解为执行相关操作的模块，其包括fpga板、4个dsp板、cpu板、时序板和存储板。分别受控于fpga板控制单元、dsp板控制单元、cpu板控制单元、时序板控制单元和存储板控制单元执行相对应的操作。存储板受控于存储板控制单元分别对fpga板、dsp板、cpu板和时序板的数据进行存储。传输模块为以太网，控制模块内的各单元与执行模块的各单元一一对应连接。
50.在本实施例实施之前，需要创建能够搭载并实施本实施的环境。首先创建项目工程，在.pro文件中添加coregui、network和xlsx三个标准库，除源文件和头文件外还需添加外部库qworks.dll(嵌入式中间件)、资源文件.qrc和样式文件.qss。在工程的main()函数中调用函数setstylesheet()加载自定义的qss样式文件来实现操作界面个性化定制，即对上述各控制单元进行可视化。显示实例化主窗体对象mainwindow，最后在main()函数结束处返回exec()，使本实施例进入事件循环。
51.对于主窗体对象mainwindow，具体构建步骤如下:
52.a1：首先初始化与执行模块之间的网络通信，调用qworks_addudpip()函数建立控制模块与fpga板、cpu板、dsp板、时序板的通信链路，调用qworks_addnfip()函数建立控制模块与存储板之间的通信链路。
53.接着，a2：调用qworks_initialize2()函数来初始化执行模块的嵌入式中间件驱动程序，扫描各种接口的设备，循环扫描直至函数返回值为0，即为初始化成功。
54.然后，a3：初始化主窗体的控件，主窗体主要包括主界面和健康管理两个子页面，其中，主界面用于显示雷达信号处理组合实物渲染图，通过多个按键实现各板卡子界面显示，每个板卡上有通信链路指示灯，绿色标识连接成功，红色表示连接失败，单击各个按键可以弹出每个板卡的子界面，包括fpga板控制界面、dsp板控制界面、cpu板控制界面、时序板控制界面、存储板控制界面，各控制界面可理解为各控制模块的可视化界面。
55.健康管理页面，健康管理模块的可视化界面，用于监视雷达各分系统bit信息，包括阵面电源、水冷监控、频综管理单元、波形发生器、波控机和信号处理、伺服系统、地面询问机七个按键，分别弹出各自子界面，实时显示bit异常情况，红色代表异常情况，绿色代表正常情况。初始化网络套接字，用来接收udp网络报文，最后初始化全局变量
56.具体地，参看图2和图3，对于存储板控制单元，首先需要新建一个存储板控制界面，即将存储板控制单元可视化。存储板控制界面主要用来控制fpga板卡、dsp板卡(4个)、cpu板卡、时序板的数据存储。通过切换各子板卡的数据节点来实现数据存储，其调用函数qworks_qm2exec(0,”ctrw”,nf_arg_buf)向存储板发送选择节点命令，将存储板数据节点切换至相应srio组播端口，调用函数qworks_qm2exec(0,”samp”,fname)控制存储板开始存储，调用函数qworks_qm2exec(0,”stsa”,nf_arg_buf))控制存储板停止存储。可设置存储板每个数据文件的大小，默认为1g，可选256mb\512mb\1g。通过设置于存储板控制界面的25个按键分别控制各板卡不同数据类型的数据存储，单击按钮实现存储开始控制，再次按下按钮实现存储停止控制。
57.具体地，参看图2，新建fpga板控制界面，即将fpga板控制单元可视化。fpga板控制界面包括fpga数据分析子单元、fpga加载子单元和通道校正子单元三个子单元，三个子单元具体实现如下。
58.fpga数据分析子单元，在fpga板控制界面构建fpga数据分析子界面，即将fpga数据分析子单元可视化。fpga数据分析子单元主要功能是解析存储板存储的fpga数据，通过浏览按键选择需要解析的数据文件，单击确定按钮解析雷达信号处理系统通用报文信息，单击导入excel按键，通过调用函数xlsx.write()将解析好的报文数据写入excel。通过输入索引号和数据包个数可以存储指定报文对应的数据文件，文件格式为txt文件，其中，索引号为excel文件行号-2，数据包个数大小不限，可存储连续多帧数据内容，便于数据分析。
59.fpga加载子单元，在fpga板控制界面构建fpga在线加载子界面，即将fpga加载子单元可视化。fpga加载子单元用于实现fpga程序的在线加载和烧写，单击浏览按键，选择要加载的.bit文件，单击在线加载按键，调用函数qworks_f1bitload()实现fpga程序的在线加载；单击在线烧写按键，调用函数qworks_f1bitsolidification()实现fpga程序在线烧写。fpga加载子单元通过以太网对fpga板实现fpga程序在线加载/烧写，避免了fpga程序烧写费时的弊端，实现fpga程序快速加载/烧写。
60.通道校正子单元，在fpga板控制界面构建通道校正子界面，即将通道校正子单元可视化。通道校正子单元用于绘制校正前后数据曲线图，通过浏览选择存储板存储的通道校正文件，然后绘图，通过qcustomplot类实现通道校正前后曲线绘制。
61.具体地，参看图2，新建dsp板控制界面，即将dsp板控制单元可视化。dsp板控制单元包括dsp数据分析子单元、错误显示子单元和曲线绘制子单元三个子单元，三个子单元具体实现如下。
62.在dsp板控制界面中构建dsp数据分析子界面，即dsp数据分析子单元可视化。dsp数据分析子单元用于解析存储板存储的dsp数据，通过浏览按键选择需要解析的数据文件，单击确定按钮解析雷达信号处理系统通用报文信息，单击导入excel按键，通过调用函数xlsx.write()将解析好的报文数据写入excel。通过输入索引号和数据包个数可以存储指定报文对应的数据文件，文件格式为txt文件，其中，索引号为excel文件行号-2，数据包个数大小不限，可存储连续多帧数据内容，便于数据分析。
63.在dsp板控制界面中构建错误显示子界面，错误显示子单元，用来实时打印dsp板数据丢包、丢帧等错误信息。
64.在dsp板控制界面中构建曲线绘制子界面，即曲线绘制子单元可视化。曲线绘制子单元用于绘制脉压前后数据曲线图，通过浏览按键选择通过存储板存储的脉压数据文件，点击绘图按键，通过qcustomplot类实现脉压前后数据曲线绘制。
65.具体地，参看图2，新建cpu板控制界面，即将cpu板控制单元可视化。cpu板控制单元包括ppi显示子单元、存储回放子单元、精度分析子单元和指令控制子单元四个子单元，四个子单元具体实现如下。
66.构建ppi子界面，即ppi显示子单元可视化。ppi显示子单元用于实时显示目标航迹信息，通过udp网络套接字实时监听cpu板发送数据，收到数据包后判断是否为需要显示的点航迹数据，解析出点航迹数据中的方位、俯仰、距离、速度、目标类型、批号等目标信息，通过调用函数update()来触发paintevent事件，从而刷新ppi子界面，通过定时器qtimer定时调用函数tgtrefresh()刷新目标列表，若为新批号则添加行，若为已有批号，则更新对应行，如果连续三圈目标信息未更新，则在目标列表中删除该批号目标。
67.存储回放子单元用于存储并动静态回放点迹和航迹。存储功能：单击浏览按键，选
择文件存储路径，单击开始录取，开始存储点航迹数据包，按键内容变为停止录取，文件类型为txt文件，每包数据按行存储，再次单击停止录取，停止存储数据。静态回放：单击浏览按键，选择要回放的点航迹txt文件，单击静态回放按键，调用qtextstream类的scream()函数按行读取，解析点航迹数据中的方位、俯仰、距离、速度、目标类型、批号等目标信息，通过调用函数update()来触发paintevent事件，从而在ppi子界面上显示，并在目标列表中显示所有目标批号；动态回放：单击浏览按键，选择要回放的点航迹txt文件，单击慢速/快速回放按键，慢速回放的数据率为正常工作时的数据率，快速回放的数据率是慢速回放的5倍，通过循环调用readline()函数读取全部数据文件，并按行存储在二维数组中，读取完全部数据文件后，通过qtimer定时器定时调用slowreview()函数，每次解析二维数组中的一行数据，解析点航迹数据中的方位、俯仰、距离、速度、目标类型、批号等目标信息，通过调用函数update()来触发paintevent事件，从而刷新ppi界面，实现点航迹的慢速/快速回放。
68.指令控制子单元为通过人工干预雷达的工作状态，包括工作参数、干扰分析、场景设置、抗干扰措施、mtd、mti、cfar、虚警图、杂波图、截位控制、波形选择、仿真控制、分机测试、文件管理、起始、空选、撤销、干扰、辅跟等控制命令。
69.精度分析子单元用来分析单批航迹的跟踪精度，可参数化设置滑窗大小和拟合阶数，通过移动滑窗对目标航迹数据进行平滑，求拟合系数，比较同一时刻下的测量值与拟合值，剔除野值后计算系统误差和起伏误差，并显示计算结果，通过全局变量，传递航迹数据给精度分析子窗口，供二维绘图使用，可通过radiobutton选择绘制t-a曲线/t-r曲线/t-e曲线中的一种，每种类型曲线包括原始航迹和航迹拟合曲线两条曲线。
70.具体地，参看图2，新建时序板控制界面，即将时序板控制单元可视化。时序板控制单元包括时序数据分析子单元、时序加载子单元和时序图子单元三个子单元，三个子单元具体实现如下。
71.在时序板控制界面中构建数据分析子界面，时序数据分析子单元可视化。时序数据分析子单元用于解析存储板存储的时序板数据，通过浏览按键选择需要解析的数据文件，单击确定按钮解析雷达信号处理系统通用报文信息，单击导入excel按键，通过调用函数xlsx.write()将解析好的报文数据写入excel。通过输入索引号和数据包个数可以存储指定报文对应的数据文件，文件格式为txt文件，其中，索引号为excel文件行号-2，数据包个数大小不限，可存储连续多帧数据内容，便于数据分析。
72.在时序板控制界面中构建时序图子界面，即时序图子单元可视化。用于绘制雷达不同工作模式下的时序图，通过浏览按键选择通过存储板存储的时序数据，点击绘图按键，通过qcustomplot类实现时序图的绘制。
73.在时序板控制界面中构建在线加载子界面，即时序加载子单元可视化。用于实现fpga程序的在线加载和烧写，单击浏览按键，选择要加载的.bit文件，单击在线加载按键，调用函数qworks_f1bitload()实现fpga程序的在线加载；单击在线烧写按键，调用函数qworks_f1bitsolidification()实现fpga程序在线烧写。上位机软件通过以太网控制fpga程序在线加载/烧写，避免了fpga程序烧写费时的弊端，可实现秒级别的fpga程序快速加载/烧写。
74.上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施
方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。