面向机载平台的分级分布式传感器系统架构及使用方法

1.一种面向机载平台的分级分布式传感器系统架构，其特征在于：包括：分布式蒙皮微系统、分布式信号处理单元、任务处理单元、一级网络、二级网络；分布式蒙皮微系统包括N个蒙皮传感元，N不小于2；每个蒙皮传感元包含天线、射频前端、射频信号预处理单元；天线均为宽带化通用孔径，按频段分为DC-2GHz、2GHz-18GHz、18GHz-40GHz三个频段；天线采用低剖面或瓦片式相控阵设计，瓦片式相控阵天线采用小型化子阵拼接的方式形成整体大阵面；N个蒙皮传感元分别连接至一级网络；一级网络与M个分布式信号处理单元连接，M不小于1；一级网络为高速网络，通过多组高速网络交换芯片级联成的光纤网络，每一块高速网络交换芯片至少一个接口与分布式信号处理单元连接，至少一个接口与其他高速网络交换芯片连接，其他接口连接蒙皮传感元；M个分布式信号处理单元与二级网络连接，二级网络还与任务处理单元连接，任务处理单元连接座舱显示控制系统；分布式信号处理单元包括：CPU+GPU和FPGA；分布式信号处理单元上部署中间件，中间件，包括通信中间件、网络管理中间件、信号处理中间件3种类型，通信中间件用于通信数据的抽象与封装，对RDMA、UDP、TCP、FC、AFDX航空总线的传输方式抽象，对不同种类的通信方式均封装成统一的通信接口，直接调用进行数据传输，实现软硬件解耦；网络管理中间件用于对网络数据平面设备的配置、管理和控制，基于COTS以太网交换芯片构建万兆软件定义网络网络，通过网络管理中间件完成控制平面与数据平面分离，实现网络快速部署和重构；信号处理中间件用于对计算资源进行抽象与封装，基于共架构拆解构建机载信号处理算子库，涵盖典型波形功能信号处理算法需求。 2.根据权利要求1所述的架构，其特征在于：一级网络支持RDMA、UDP、TCP、SRIO中的一种或多种高速传输协议。 3.根据权利要求2所述的架构，其特征在于：二级网络为低速网络，支持FC光纤总线、AFDX航空全双工交换以太网总线、TSN时间敏感网络、以太网协议。 4.一种面向机载平台的分级分布式传感器系统架构使用方法，基于前述任一项权利要求所述的架构实施，其特征在于：步骤如下：步骤一：接收来自飞机平台的任务；步骤二：任务处理单元按照任务的资源需求生成波形功能运行指令，发送至分布式信号处理单元；步骤三：分布式信号处理单元根据波形功能运行指令，运行波形算法，输出蒙皮传感元状态配置指令，并发送至相应的蒙皮传感元；步骤四：蒙皮传感元运行状态配置指令，输出相应的发射信号；步骤五：蒙皮传感元接收射频信号；步骤六：对射频信号进行采样及预处理，将预处理后的信号发送至分布式信号处理单元；步骤七：分布式信号处理单元根据波形算法对预处理后的信号进行解析，过程如下：若预处理后的信号为通信信号，则进行解调、解扩、解码，恢复组帧信息，解算后形成方位、距离、语音、模式数据，重新组帧上传至任务处理单元；若预处理后的信号为侦察信号，则进行滤波、波束成形、信号检测、参数估计、分选、识别，形成目标参数数据，重新组帧上传至任务处理单元；若预处理后的信号为干扰信号，则进行信号检测、源识别、决策生成，形成干扰策略数据，重新组帧上传至任务处理单元；若预处理后的信号为探测信号，则进行波束成形、脉冲压缩、目标检测、角度方位提取、数据关联、跟踪滤波、航迹形成，形成目标参数、点迹航迹数据，重新组帧上传至任务处理单元；形成波形功能回传数据；发送至任务处理单元；步骤八：任务处理单元将业务数据推送至座舱显示控制系统进行显示，根据需要与其他分系统进行交互。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤二中，波形功能运行指令包含波形加载指令和波形卸载指令、波形参数配置、传感器健康管理；波形功能回传数据包含波形业务数据、波形状态数据和传感器状态数据。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤三中，根据波形功能运行指令，选择对应的传感器波形加载指令，在分布式信号处理单元上完成波形算法加载和启动，根据不同波形算法，配置当前波形运行对应的频点、带宽、工作模式，进一步根据信号调制、信号编码、波束成形信号处理算法，结合蒙皮传感元资源进一步计算出蒙皮传感元的极化方式、功放模式、射频频点、射频信号带宽、收发状态、射频通道工作模式、信号采样率、调制方式、数字信号带宽参数，通过一级网络下发至蒙皮传感元，进行硬件状态配置。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：当根据任务需要对蒙皮传感元进行重构时，由任务处理单元根据任务识别出需要进行重构的蒙皮传感元和分布式信号处理单元，下发停止运行和波形卸载的指令；蒙皮传感元运行停止运行指令，停止后发送自身状态，等待新的指令；分布式信号处理单元运行波形卸载指令，卸载完成并接收到蒙皮传感元发送的自身状态后发送卸载完毕信号，等待新的指令；当任务处理单元接收到分布式信号处理单元发送的卸载完毕信号后，下发更新的波形运行指令；分布式信号处理单元加载新的波形算法。