一種基于gpu的多客戶端實(shí)時(shí)頻譜監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及的一種基于GPU的多客戶端實(shí)時(shí)頻譜監(jiān)控系統(tǒng)及其方法，包括頻譜采集板、光纖接口板、GPU板、機(jī)箱、服務(wù)器和頻譜監(jiān)控終端；頻譜采集板位于機(jī)箱內(nèi)，和光纖接口板通過4路光口互聯(lián)；光纖接口板位于服務(wù)器內(nèi)，和服務(wù)器通過8xPCIe互聯(lián)；GPU板位于服務(wù)器內(nèi)，服務(wù)器通過PCIe互聯(lián)；服務(wù)器和頻譜監(jiān)控終端通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；頻譜采集板包括頻譜采集載板和ADC采集子板；頻譜采集載板配置兩塊FMC連接器，一個(gè)與ADC采集子板互聯(lián)，另一個(gè)實(shí)現(xiàn)光口輸出；ADC采集子板配置2片ADC采集芯片，并留有中頻接口用于信號(hào)輸入。本實(shí)用新型分析精度高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，兼容性強(qiáng)，滿足客戶需求，便于用戶在本地及遠(yuǎn)端能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)全網(wǎng)頻譜監(jiān)測(cè)。
【專利說明】
一種基于GPU的多客戶端實(shí)時(shí)頻譜監(jiān)控系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于頻譜分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于GPU的多客戶端實(shí)時(shí)頻譜監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信、航空航天、圖像視頻、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域的發(fā)展，頻譜分析在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用愈來愈深，特別是在實(shí)時(shí)性要求高的情況下，需要設(shè)計(jì)與應(yīng)用高速數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，以期在短時(shí)間內(nèi)獲取、存儲(chǔ)和處理大量數(shù)據(jù)，特別是在衛(wèi)星通信、航空航天、雷達(dá)等高端測(cè)控領(lǐng)域。
[0003]當(dāng)前市場(chǎng)上的頻譜儀，只能用于查看分析信號(hào)，不支持用戶定制，不能對(duì)異常頻譜和干擾信號(hào)進(jìn)行告警，不具備數(shù)據(jù)庫功能即不支持頻譜回放等功能，因此無法滿足用戶需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于GPU的多客戶端實(shí)時(shí)頻譜監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)頻譜的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)告警。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種基于GPU的多客戶端實(shí)時(shí)頻譜監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:
[0007]包括頻譜采集板、光纖接口板、GPU板、機(jī)箱、服務(wù)器和頻譜監(jiān)控終端;頻譜采集板位于機(jī)箱內(nèi)，和光纖接口板通過4路光口互聯(lián)；光纖接口板位于服務(wù)器內(nèi)，和服務(wù)器通過PCIe互聯(lián);GPU板位于服務(wù)器內(nèi)，和服務(wù)器通過PCIe互聯(lián);服務(wù)器和頻譜監(jiān)控終端通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。
[0008]頻譜采集板包括頻譜采集載板和ADC采集子板；
[0009]頻譜采集載板配置兩塊FMC連接器，一個(gè)與ADC采集子板互聯(lián)，另一個(gè)實(shí)現(xiàn)光口輸出;頻譜采集載板上另外配置有FPGA，F(xiàn)PGA的I個(gè)Quad實(shí)現(xiàn)光口輸出；
[0010]ADC采集子板配置2片高速ADC采集芯片，并留有用于信號(hào)輸入中頻接口。
[0011]光纖接口板上集成有用于傳輸控制及PCIe接口的實(shí)現(xiàn)的FPGA。
[0012]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]本實(shí)用新型將GPU、數(shù)據(jù)庫和監(jiān)控終端結(jié)合使用，通過高速ADC和高性能FPGA以及高速光纖接口與PCIe接口實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信號(hào)采集與傳輸，通過高性能服務(wù)器和GPU并行運(yùn)算實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的分析、頻譜計(jì)算、特性參數(shù)提取以及告警生成，并通過網(wǎng)絡(luò)分發(fā)至各監(jiān)控終端進(jìn)行頻譜監(jiān)控，同時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至服務(wù)器。服務(wù)器和監(jiān)控終端之間構(gòu)成B/S系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)本地及遠(yuǎn)端對(duì)頻譜的監(jiān)控功能。具體具有以下優(yōu)勢(shì):
[0014]1.支持頻譜回放；
[0015]2.允許用戶定制監(jiān)視計(jì)劃，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信號(hào)非正常狀態(tài)和干擾信號(hào)的實(shí)時(shí)告警；
[0016]3.支持通過告警回溯異常頻譜；
[0017]4.帶寬50MHz情況下分辨率達(dá)2KHz，監(jiān)控終端上頻譜刷新率每秒達(dá)5次以上；
[0018]5.頻譜分辨率最精細(xì)可達(dá)1Hz;
[0019]6.監(jiān)控終端可4分屏，允許同時(shí)監(jiān)控4通過信號(hào)，每個(gè)屏能夠自由縮放、拖拽；
[0020]7.頻譜最大值最小值具有保持功能，Mark點(diǎn)可設(shè)置在最大值/當(dāng)前值/最小值任意條曲線上；
[0021 ]8.支持 Amark 功能；
[0022]9.允許查看單個(gè)載波的特征參數(shù)信息；
[0023]10.支持報(bào)表導(dǎo)出。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實(shí)用新型具體實(shí)施的系統(tǒng)框圖。
[0025]圖2是本實(shí)用新型具體數(shù)據(jù)流圖。
[0026]圖3是本實(shí)用新型具體實(shí)施頻譜采集載板和ADC采集子板框圖。
[0027]圖4是本實(shí)用新型具體實(shí)施光纖接口板框圖。
[0028]圖5是本實(shí)用新型具體實(shí)施分布式數(shù)據(jù)庫拓?fù)鋱D。
[0029]圖6是本實(shí)用新型具體實(shí)施監(jiān)控終端操作界面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0031 ]本實(shí)用新型涉及的基于GPU的多客戶端實(shí)時(shí)頻譜監(jiān)控系統(tǒng)，包括頻譜采集板、光纖接口板、GPU板、機(jī)箱、服務(wù)器和頻譜監(jiān)控終端;頻譜采集板位于機(jī)箱內(nèi)，和光纖接口板通過4路光口互聯(lián);光纖接口板位于服務(wù)器內(nèi)，和服務(wù)器通過PCIe互聯(lián);GPU板位于服務(wù)器內(nèi)，和服務(wù)器通過PCIe互聯(lián);服務(wù)器和頻譜監(jiān)控終端通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。
[0032]頻譜采集板包括頻譜采集載板和ADC采集子板;頻譜采集載板配置兩塊FMC連接器，一個(gè)與ADC采集子板互聯(lián)，另一個(gè)實(shí)現(xiàn)光口輸出；頻譜采集載板上另外配置有FPGA，F(xiàn)PGA的I個(gè)Quad實(shí)現(xiàn)光口輸出；ADC采集子板配置2片高速ADC采集芯片，并留有用于信號(hào)輸入中頻接口。頻譜采集載板通過VPX連接器與機(jī)箱背板互聯(lián)。
[0033]光纖接口板上集成有用于傳輸控制及PCIe接口的實(shí)現(xiàn)的FPGA。
[0034]上述基于GPU的多客戶端實(shí)時(shí)頻譜監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，包括以下步驟:
[0035]I )ADC采集子板完成信號(hào)高速AD采集，和頻譜采集載板通過FMC互聯(lián)，傳輸協(xié)議采用串行Rapid1，傳輸速率達(dá)5Gbps/lane; ADC采集子板配置2片高速ADC采集芯片，同時(shí)支持兩通道數(shù)據(jù)采集。
[0036]2)光纖接口板經(jīng)過光口接收來自頻譜采集載板傳輸?shù)牟杉瘮?shù)據(jù)，經(jīng)PCIe總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)到服務(wù)器的傳輸;光纖接口板支持4路光纖通道，實(shí)現(xiàn)最高5Gbps的全雙工數(shù)據(jù)傳輸。板上集成的FPGA用于傳輸控制及PCIe接口的實(shí)現(xiàn)，通過PCIe總線與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，最高支持8x PCIe REV.2.0i 5Gbps傳輸速率。
[0037]3)GPU板完成信號(hào)頻譜計(jì)算以及多個(gè)載波特征參數(shù)盲估計(jì)，計(jì)算的特征參數(shù)有功率、中心頻率、帶寬、載噪比、信噪比、碼元速率、調(diào)制方式；系統(tǒng)識(shí)別的調(diào)制方式有BPSK、QPSK、8PSK、16QAM和16APSK。
[0038]4)GPU板處理完的數(shù)據(jù)存入Mongo數(shù)據(jù)庫，與監(jiān)控終端構(gòu)成B/S系統(tǒng)，用于進(jìn)行告警回溯或者頻譜回放。數(shù)據(jù)庫采用分布式結(jié)構(gòu)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示。
[0039]5)SerVer服務(wù)端根據(jù)客戶請(qǐng)求，發(fā)送指令給各個(gè)服務(wù)器，各服務(wù)器進(jìn)行相應(yīng)處理；隨后Server服務(wù)端將處理后數(shù)據(jù)以及告警信息存入Mongo數(shù)據(jù)庫，同時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送給頻譜監(jiān)控終端;為保證頻譜數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至少3天，存儲(chǔ)空間需2TB，如果需要的存儲(chǔ)時(shí)間更長(zhǎng)，可以擴(kuò)充存儲(chǔ)空間。用于頻譜/告警等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的硬盤組成raid，以提高讀寫速率。
[0040]6)服務(wù)器和頻譜監(jiān)控終端通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，以組播方式向各個(gè)監(jiān)控終端發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0041]頻譜監(jiān)控終端操作界面如圖6所示，I為菜單欄，2為用戶添加的監(jiān)視通道，3為在2中選中的通道下的載波列表，4為頻譜顯示區(qū)域，可一分屏、二分屏、四分屏，5為告警顯示區(qū)域。整個(gè)頻譜監(jiān)控終端通過Qt語言實(shí)現(xiàn)，界面美觀操作簡(jiǎn)單，且功能強(qiáng)大。
[0042]上述各個(gè)部分構(gòu)成實(shí)時(shí)頻譜監(jiān)視系統(tǒng)，支持的功能有:回放模式、多分辨率模式、導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫、制定監(jiān)視計(jì)劃、報(bào)表導(dǎo)出、告警/操作記錄查詢、用戶管理、標(biāo)記/移動(dòng)/管理Mark點(diǎn)、最大/最小值保持功能、Mark點(diǎn)可在標(biāo)記在最大/當(dāng)前/最小值曲線上、Amark功能、載波識(shí)別、告警回溯等。
[0043]50MHz帶寬分辨率2KHz下，頻譜刷新率達(dá)5次以上，滿足實(shí)時(shí)性要求。且支持多種分辨率模式，最精細(xì)達(dá)1Hz。
[0044]頻譜顯示部分可四分屏，每屏可隨意縮放拖拽，方便用戶查看。
[0045]本實(shí)用新型的內(nèi)容不限于實(shí)施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本實(shí)用新型說明書而對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于GRJ的多客戶端實(shí)時(shí)頻譜監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于: 包括頻譜采集板、光纖接口板、GPU板、機(jī)箱、服務(wù)器和頻譜監(jiān)控終端;頻譜采集板位于機(jī)箱內(nèi)，和光纖接口板通過4路光口互聯(lián);光纖接口板位于服務(wù)器內(nèi)，和服務(wù)器通過PCIe互聯(lián);GPU板位于服務(wù)器內(nèi)，和服務(wù)器通過PCI e互聯(lián);服務(wù)器和頻譜監(jiān)控終端通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GRJ的多客戶端實(shí)時(shí)頻譜監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于: 頻譜采集板包括頻譜采集載板和ADC采集子板； 頻譜采集載板配置兩塊FMC連接器，一個(gè)與ADC采集子板互聯(lián)，另一個(gè)實(shí)現(xiàn)光口輸出；頻譜采集載板上另外配置有FPGA，F(xiàn)PGA的I個(gè)Quad實(shí)現(xiàn)光口輸出； ADC采集子板配置2片高速ADC采集芯片，并留有用于信號(hào)輸入中頻接口。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GRJ的多客戶端實(shí)時(shí)頻譜監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于: 光纖接口板上集成有用于傳輸控制及PCIe接口的實(shí)現(xiàn)的FPGA。
【文檔編號(hào)】H04B17/30GK205490568SQ201620231570
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日
【發(fā)明人】崔倩, 譚金林, 胡瓊, 張朗, 孟明, 胡鵬濤
【申請(qǐng)人】西安航天恒星科技實(shí)業(yè)(集團(tuán))公司