基于实时云计算架构的云测控系统及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115865178A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211517360.X(22)申请日2022.11.30(71)申请人中国电子科技集团公司第十研究所地址610000四川省成都市金牛区茶店子东街48号(72)发明人刘永福别佳刘柳刘田(74)专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214专利代理师周浩杰(51)Int.Cl.H04B7/185(2006.01)G06F9/50(2006.01)G06F9/52(2006.01)G06F9/54(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称基于实时云计算架构的云测控系统及方法(57)摘要本发明公开了一种基于实时云计算架构的云测控系统及方法，属于航天测控与云计算结合的领域，包括实时、非实时分离处理模块、传输模块和测控数据线程间零拷贝模块；所述实时、非实时分离处理模块包括FPGA类型的智能加速卡；所述传输模块包括第一数据结构模块、数据同步模块和实时性保证处理模块；所述测控数据线程间零拷贝模块包括大页循环队列和第二数据结构模块。本发明实现了软硬件通用化，测控技术云化，可以使资源重复利用、降低开发和维护成本、加快迭代速度。CN115865178ACN115865178A权利要求书1/2页1.一种基于实时云计算架构的云测控系统，其特征在于，包括实时、非实时分离处理模块、传输模块和测控数据线程间零拷贝模块；所述实时、非实时分离处理模块包括FPGA类型的智能加速卡，利用FPGA控制数据收发准确性，同时在FPGA的上行发送设置缓存大小，用以缓冲加速卡与CPU之间的数据传输；将捕获和译码放到FPGA类型的智能网卡上，利用FPGA并行计进行捕获和译码，卸载CPU的压力；所述传输模块包括第一数据结构模块、数据同步模块和实时性保证处理模块；所述测控数据线程间零拷贝模块包括大页循环队列和第二数据结构模块，通过大页循环队列和第二数据结构结合实现测控数据线程间零拷贝。2.根据权利要求1所述的基于实时云计算架构的云测控系统，其特征在于，在所述实时、非实时分离处理模块中，将非实时性数据调制、解调、数据帧生成以及数据上报至CPU处理。3.根据权利要求1所述的基于实时云计算架构的云测控系统，其特征在于，在所述第一数据结构模块的设计上，包括加速器ID、计数器、时间戳和数据长度；其中，加速器ID用于区分不同的加速资源信息，确定数据的来源；计数器用于对数据进行连续计数，下行数据计数由射频前端设备进行填入，在云平台一侧进行检测；上行数据计数由云平台一侧填入，在加速卡和射频前端进行检测；双侧数据根据检测情况判断是否有丢包现象，并进行告警上报；时间戳用于确定时间信息，在数据接收的时候打上接收时间戳，在数据发送的时候打上发送时间戳；数据长度，用于适应不同长度的数据传输。4.根据权利要求1所述的基于实时云计算架构的云测控系统，其特征在于，在所述数据同步模块的设计上，设置了低水位线和高水位线二个变量检测来完成数据收发同步，用于保证CPU和加速资源之间数据可靠性和实时性。5.根据权利要求1所述的基于实时云计算架构的云测控系统，其特征在于，所述实时性保证处理模块，包括对CPU侧的调制、解调、数据收发过程进行如下处理：孤立某个CPU核，关闭其上的调度和中断，让关键线程绑定到核上，用于保证时延波动最小；设置该关键线程数据收发网卡排队优先级最高，用于保证数据实时性；采用DMA方式实现CPU和智能加速卡之间的数据传输，用于加快速度；单独分配内存映射，用于避免由于内存抢占导致时间波动。6.根据权利要求1所述的基于实时云计算架构的云测控系统，其特征在于，在所述大页循环队列的设计上，使用大页分配并通过内存池给应用程序分配内存资源；在初始化阶段，内存池从大页获取内存资源，在程序运行阶段，应用程序通过内存池直接获取内存资源，且由内存池负责内存管理，从而使数据时延可靠，不会出现抢占内存导致的数据波动。7.根据权利要求1所述的基于实时云计算架构的云测控系统，其特征在于，在第二数据结构的设计上，包括数据类型、数据长度和流水号，数据类型用于说明当前步骤的数据类型；数据长度用于说明数据段的有效长度；流水号用于说明当前pipeline中所处理的步骤。8.根据权利要求4所述的基于实时云计算架构的云测控系统，其特征在于，所述设置了低水位线和高水位线二个变量检测来完成数据收发同步，包括如下检测过程：检测程序发现加速卡缓存数据低于水位线的时候，每次发送2包数据；当数据缓存处于低水位线和高水位线之间，每次发送一包数据；当数据缓存高于高水位线的时候，暂停发送数据。9.根据权利要求7所述的基于实时云计算架构的云测控系统，其特征在于，基于所述第2CN115865178