雷达系统软件架构、数据处理方法、存储介质及电子设备

摘要

本发明提供了一种雷达系统软件架构、数据处理方法、存储介质及电子设备，涉及雷达系统软件设计技术领域，所述软件架构应用于雷达操控终端；所述软件架构包括：数据接收线程，用于接收来自雷达装置的回波原始点迹数据；数据处理线程，用于接收并处理所述回波原始点迹数据，获得探测目标的航迹信息。本发明提供的技术方案，能够基于应用软件对雷达数据进行处理，从而降低雷达装置的生产成本，且使雷达系统具有更高的应用灵活性。

说明书

技术领域

本发明涉及雷达系统软件设计技术领域，特别地涉及一种雷达系统软件架构、数据处理方法、存储介质及电子设备。

背景技术

现有的雷达系统如图1所示，包括：雷达装置，以及用于操控雷达装置的雷达操控终端。其中，雷达装置是一种利用电磁波对探测目标进行探测的电子设备，其发射电磁波、接收并处理来自探测目标的电磁回波信号，获得回波原始点迹数据。通过对回波原始点迹数据进行数据处理，可以获得探测目标的各种信息。

现有的雷达系统采用硬件的方式来实现上述雷达数据处理，例如，基于嵌入式实时操作系统VxWorks，将数据处理程序烧写到雷达装置中设置的专门的硬件处理板中，例如图1中所示的数据处理PCB板，实现对回波原始点迹数据的凝聚、航迹的关联等功能，经过该处理后获得的探测目标的原始点迹、航迹则通过硬件处理板的网口传递给雷达操控终端进行显示。

由于雷达回波处理后回传的目标点迹数据不固定的特点，嵌入式数据处理程序一旦烧写完成，便无法对程序进行动态调试，只能依靠打印来调试程序，在对雷达装置进行生产前的产品调试阶段，存在着调试困难、程序不稳定的缺陷。同时由于嵌入式程序需要硬件平台的支持，对雷达装置的整体散热提出了更高的要求，同时在硬件平台上实现雷达数据处理，芯片成本高、维修保障性较低、灵活性和扩展性都较差。此外，由硬件处理板对数据进行处理后再发送给雷达操控终端进行显示也会导致显示延时的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种雷达系统软件架构、数据处理方法、存储介质及电子设备，能够基于应用软件对雷达数据进行处理，从而降低雷达装置的生产成本，且使雷达系统具有更高的应用灵活性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种雷达系统软件架构，所述软件架构应用于雷达装置的雷达操控终端；所述软件架构包括：

数据接收线程，用于接收来自所述雷达装置的回波原始点迹数据；

数据处理线程，用于接收并处理所述回波原始点迹数据，获得探测目标的航迹信息。

进一步地，所述软件架构还包括：

显示线程，用于对所述回波原始点迹数据和所述探测目标的航迹信息进行显示。

进一步地，所述软件架构还包括：

控制操作线程，用于对所述雷达装置下发预定的控制指令。

优选地，所述预定的控制指令包括：对所述雷达装置发射方向的控制指令、对所述雷达装置发射开关的控制指令和对所述雷达装置进行调试的控制指令。

优选地，所述数据接收线程、所述数据处理线程、所述显示线程和所述控制操作线程之间采用信号与槽机制实现数据的异步传递。

优选地，所述数据接收线程、所述数据处理线程、所述显示线程和所述控制操作线程之间采用同步锁机制保持数据同步。

进一步地，所述数据接收线程还用于对所述回波原始点迹数据进行解析，获得所述探测目标的方位信息和距离信息；

所述显示线程还用于对所述探测目标的方位信息和距离信息进行显示。

优选地，所述数据处理线程采用以下方式对所述回波原始点迹数据进行处理，获得所述探测目标的航迹信息：

对所述回波原始点迹数据按照预设的波门进行划分；

将划分入同一个波门的回波原始点迹数据进行点迹凝聚处理，获得与该波门对应的凝聚点；

将所述与该波门对应的凝聚点加入预先设置的与该波门对应的航迹链表，基于所述航迹链表获得所述探测目标的航迹信息。

进一步地，所述航迹链表包括：临时航迹链表和稳定航迹链表；所述数据处理线程还进行以下操作：

确定所述临时航迹链表中所述凝聚点的个数；

当所述临时航迹链表中所述凝聚点的个数大于等于预设个数阈值时，将所述临时航迹链表转换为所述稳定航迹链表。

进一步地，所述数据处理线程还进行以下操作：

确定所述航迹链表中没有所述凝聚点加入的时长；

当所述航迹链表中没有所述凝聚点加入的时长大于等于预设时长阈值时，对所述航迹链表进行消亡操作。

优选地，所述软件架构采用应用程序开发框架Qt编写。

优选地，所述显示线程采用以下方式对所述回波原始点迹数据和所述探测目标的航迹信息进行显示：

继承Qt中已有的基类函数QgraphicsObject，重载预先编写的绘图函数和边界函数，获得组合对象；其中，所述绘图函数用于绘制所述回波原始点迹数据和所述探测目标的航迹信息；所述边界函数用于定义所述绘图函数的绘制边界；

将所述组合对象添加到Qt中已有的类函数QgraphicsScene中；

将添加了所述组合对象的类函数QgraphicsScene投影到Qt中已有的类函数QgraphicsView中进行显示。

第二方面，本发明实施例提供了一种数据处理方法，所述方法基于如上述实施例中任一项所述的雷达系统软件架构进行雷达数据处理。

第三方面，本发明实施例提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如上述实施例所述的数据处理方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的程序代码，所述程序代码被所述处理器执行时，实现如上述实施例所述的数据处理方法。

本发明实施例提供的雷达系统软件架构、数据处理方法、存储介质及电子设备，将所需实现的各个功能模块划分为对应的线程，采用多线程的方式来处理程序逻辑，并使该多个线程均在雷达操控终端执行。由于这种方式仅依赖于软件的运行，而并不需要再专门地设置硬件处理板，也不需要基于该硬件处理板对软件程序进行调试，因此，大大降低了雷达装置本身的生产成本。此外，基于同一个应用软件来实现雷达数据的处理和显示，避免了现有技术中采用硬件处理板进行数据处理后再发送给雷达操控终端进行显示而造成的显示延时的技术问题，并且使雷达系统具有更高的应用灵活性。

附图说明

通过结合附图阅读下文示例性实施例的详细描述可更好地理解本发明公开的范围。其中所包括的附图是：

图1为现有的雷达系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的软件架构示意图一；

图3为本发明实施例中数据处理线程的数据处理流程图；

图4为本发明实施例提供的软件架构示意图二。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方法，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

根据本发明的实施例，提供了一种雷达系统软件架构，如图2所示，所述软件架构应用于雷达系统的雷达操控终端，将现有的在雷达装置的硬件PCB板上进行数据处理的方法转变为在雷达操控终端进行基于软件平台的操作。本实施例提供的软件架构包括：

数据接收线程，用于接收来自雷达装置的回波原始点迹数据；

数据处理线程，用于接收并处理所述回波原始点迹数据，获得探测目标的航迹信息。

其中，数据接收线程接收的来自雷达装置的回波原始点迹数据，是由雷达装置中安装的信号处理PCB板对雷达装置接收的电磁回波进行信号处理后得到的，信号处理PCB板将得到的回波原始点迹数据发送给雷达操控终端，由雷达操控终端中的数据接收线程接收该回波原始点迹数据。之后，数据接收线程将该回波原始点迹数据发送给数据处理线程，由数据处理线程对该回波原始点迹数据进行数据处理，以直接在雷达操控终端获得探测目标的航迹信息。

本实施例中，数据接收线程还同时接收雷达装置的状态信息，包括雷达装置发射电磁波的开关信息、发射的频率信息、发射的波束信息等，同时还对接收到的各种信息、数据的正确性进行检测，对不固定长度的雷达回波原始点迹数据进行拼接，然后解析出带有方位、距离、波束、幅度值等的雷达探测目标信息。

本实施例中，如图3所示，数据处理线程采用以下方式对所述回波原始点迹数据进行处理，获得所述探测目标的航迹信息：

步骤一，对所述回波原始点迹数据按照预设的波门进行划分。

其中，波门即为雷达的距离波门。雷达系统有最大观测距离与最小观测距离，两个距离之差决定了雷达的观测范围。将这个范围平均分为N份，则每一份所代表的距离就是雷达的距离波门大小。雷达距离波门对应了在距离向上分辨两个不同物体的能力。雷达设计好之后，距离波门是一个固定值。表现在雷达终端界面上，一个波门对应一个扇区，即对回波原始点迹数据进行扇区的划分和判断。

步骤二，将划分入同一个波门的回波原始点迹数据进行点迹凝聚处理，获得与该波门对应的凝聚点。

本步骤中，将处于相同波门的点迹凝聚成一个点，可获得与每个波门对应的凝聚点。

步骤三，将所述与该波门对应的凝聚点加入预先设置的与该波门对应的航迹链表，基于所述航迹链表获得所述探测目标的航迹信息。

将每个波门对应的凝聚点加入与该波门对应的航迹链表，在雷达终端界面上表示为一个雷达探测目标的出现，若该探测目标不是第一次出现，则新加入的凝聚点表示为对该探测目标航迹的更新。

本实施例中，所述航迹链表包括：临时航迹链表和稳定航迹链表，每个波门对应一张临时航迹链表或一张稳定航迹链表。在数据处理过程中，若某一个波门既没有对应的临时航迹链表，也没有对应的稳定航迹链表，则新建一临时航迹链表加入其中。

此外，在上述数据处理过程中，数据处理线程还进行以下操作：

确定所述临时航迹链表中所述凝聚点的个数；当所述临时航迹链表中所述凝聚点的个数大于等于预设个数阈值时，将所述临时航迹链表转换为所述稳定航迹链表。

进一步地，所述数据处理线程还进行以下操作：

确定所述航迹链表中没有所述凝聚点加入的时长；当所述航迹链表中没有所述凝聚点加入的时长大于等于预设时长阈值时，对所述航迹链表进行消亡操作。即，本实施例中，临时航迹链表和稳定航迹链表在长时间没有相应的凝聚点加入时，会自动消亡。

本实施例中，数据接收线程和数据处理线程之间采用信号与槽机制实现数据的异步传递，例如，数据接收线程接收到数据发送给数据处理线程，数据发出后数据接收线程继续接收数据，而无需等待数据处理线程处理完数据。同时，数据接收线程和数据处理线程之间采用同步锁机制保持数据同步，以保证当前只能有一个线程进行写数据的操作，如此，能够充分避免脏数据的出现和保持逻辑执行的稳定性。

本发明实施例提供的雷达系统软件架构，将数据接收和数据处理分别划分为对应的线程，采用多线程的方式来处理程序逻辑，并使数据接收线程和数据处理线程均在雷达操控终端执行。由于这种方式仅依赖于软件的运行，而并不需要再专门地设置硬件处理板，也不需要基于该硬件处理板对软件程序进行调试，因此，大大降低了雷达装置本身的生产成本，且使雷达系统具有更高的应用灵活性。

在实施例一的基础上，实施例二还提供一种雷达系统软件架构，该软件架构能够大大降低雷达装置本身的生产成本，且使雷达系统具有更高的应用灵活性。

如图4所示，在实施例一的基础上，本实施例中所述的软件架构还包括：

显示线程，用于对回波原始点迹数据和探测目标的航迹信息进行显示。

此外，显示线程还用于对探测目标的方位信息和距离信息进行显示。其中，探测目标的方位信息和距离信息由数据接收线程对回波原始点迹数据进行解析获得。

本实施例所述的软件架构采用应用程序开发框架Qt编写，Qt是一个跨平台的C++应用程序开发框架。本实施例优选采用带有GUI(Graphical User Interface，图形用户界面)的框架进行编写。传统基于硬件平台的数据处理程序依赖硬件平台的平台特性实现程序逻辑，本应用软件采用多线程的方式处理程序逻辑。

本实施例中，目标信息显示由背景、点迹、航迹三部分组成。采用Qt的图形视图框架实现。三部分均采用对QGraphicsObject重写实现，对基类继承后重载绘图函数和边界函数，组合成为一个对象添加到QGraphicsScene中，投影到QGraphicsView显示。

具体地，显示线程采用以下方式对回波原始点迹数据和探测目标的航迹信息进行显示：

继承Qt中已有的基类函数QgraphicsObject，重载预先编写的绘图函数和边界函数，获得组合对象；其中，所述绘图函数用于绘制所述回波原始点迹数据和所述探测目标的航迹信息；所述边界函数用于定义所述绘图函数的绘制边界；将所述组合对象添加到Qt中已有的类函数QgraphicsScene中；将添加了所述组合对象的类函数QgraphicsScene投影到Qt中已有的类函数QgraphicsView中进行显示。

其中，背景采用二维显示方式，以雷达装置的位置为中心画圆，能够显示其方位360°内探测目标的距离信息。

点迹采用白色的点绘制，每20ms对其自身刷新，不断更新雷达回波原始点迹信息。

航迹采用黄色的线段绘制，由数据处理线程发送给显示线程对相应的探测目标的航迹进行刷新。

此外，如图4所示，在实施例一的基础上，本实施例中所述的软件架构还包括：

控制操作线程，用于对所述雷达装置下发预定的控制指令。该控制指令可具体下发至雷达装置的信号处理PCB板中。

其中，预定的控制指令包括：对雷达装置发射方向的控制指令、对雷达装置发射开关的控制指令和对雷达装置进行调试的控制指令。本实施例中，对雷达装置发射方向的控制可通过对雷达装置转台的控制来实现。

本实施例中，数据接收线程、数据处理线程、显示线程和控制操作线程之间采用信号与槽机制实现数据的异步传递，且数据接收线程、数据处理线程、显示线程和控制操作线程之间采用同步锁机制保持数据同步。

本发明实施例提供的雷达系统软件架构，将数据接收、数据处理、显示、控制操作分别划分为对应的线程，采用多线程的方式来处理程序逻辑，并使数据接收线程、数据处理线、显示线程和控制操作线程程均在雷达操控终端执行。由于这种方式仅依赖于软件的运行，而并不需要再专门地设置硬件处理板，也不需要基于该硬件处理板对软件程序进行调试，因此，大大降低了雷达装置本身的生产成本，且使雷达系统具有更高的应用灵活性。此外，基于同一个应用软件来实现雷达数据的处理和显示，避免了现有技术中采用硬件处理板进行数据处理后再发送给雷达操控终端进行显示而造成的显示延时的技术问题。将数据的接收、处理、显示和控制均集成在同一个应用软件中，进一步简化了软件架构、提高了系统响应速度。

根据本发明的实施例，还提供了一种数据处理方法，所述方法基于上述实施例一或实施例二所述的雷达系统软件架构进行雷达数据处理。所述方法包括：

步骤S101，接收来自雷达装置的回波原始点迹数据；

步骤S102，接收并处理所述回波原始点迹数据，获得探测目标的航迹信息。

进一步地，所述方法还包括：

步骤S103，对所述回波原始点迹数据和所述探测目标的航迹信息进行显示。

进一步地，所述方法还包括：

步骤S104，对所述雷达装置下发预定的控制指令。

上述方法的具体实现方式、工作原理等涉及具体实施方式的内容可参见上述实施例一和实施例二，此处不再对相同的技术内容进行详细描述。

根据本发明的实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如上述实施例三所述的数据处理方法。

根据本发明的实施例，还提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的程序代码，所述程序代码被所述处理器执行时，实现如上述实施例三所述的数据处理方法。

本发明实施例提供的雷达系统软件架构、数据处理方法、存储介质及电子设备，将所需实现的各个功能模块划分为对应的线程，采用多线程的方式来处理程序逻辑，并使该多个线程均在雷达操控终端执行。由于这种方式仅依赖于软件的运行，而并不需要再专门地设置硬件处理板，也不需要基于该硬件处理板对软件程序进行调试，因此，大大降低了雷达装置本身的生产成本。此外，基于同一个应用软件来实现雷达数据的处理和显示，避免了现有技术中采用硬件处理板进行数据处理后再发送给雷达操控终端进行显示而造成的显示延时的技术问题，并且使雷达系统具有更高的应用灵活性。将数据的接收、处理、显示和控制均集成在同一个应用软件中，进一步简化了软件架构、提高了系统响应速度。

传统数据处理程序采用在硬件平台实现，数据的处理和复演都依赖于硬件平台，具有调试困难，可靠性低的问题。在应用软件实现数据处理模块，只需要一台可以运行软件的电脑即可，大大降低了问题发生的概率，并提高了系统的可维护性。本发明提供的技术方案解决了传统数据处理程序嵌入在硬件处理板中调试困难、结构设计复杂、硬件成本高的问题。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台电子设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。