本发明属于高速大容量数据记录领域，涉及一种高速记录板卡管理系统及方法。
背景技术：
雷达系统作为当代战争的重要技术装备，在警戒、引导、气象观测、武器控制、侦察等方面获取广泛应用。雷达通过发射的电磁波照射目标并接收其回波实现目标探测、定位与跟踪。为提高雷达信息速率和信号稳定性，改善抗干扰能力，雷达系统中的接收机常采用零中频处理技术，将回波信号转化为中频信号，即i/q信号。
在雷达进行目标监测以及各种实验和测试的过程中，为分析研究各种目标回波信号的特性，需要通过接收机获取大量的雷达回波数据，并将其转化为数字化i/q信号。此类数据具有数据率高，数据量大的特点。因此高速、大容量i/q数据记录系统研究意义非常大。
管理系统是用户与i/q记录系统交互的接口，是记录系统必不可少的组成部分。管理系统的功能是否齐全、操作是否简便、性能是否稳定直接影响到记录系统的总体功能和性能。因此高速大容量记录系统中管理系统的研究工作是至关重要的。
现有技术中的管理系统存在操作复杂，稳定性低的缺陷。此为现有技术的不足之处。
因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供设计一种高速记录板卡管理系统及方法；以解决上述技术问题，是非常有必要的。
技术实现要素：
本发明的目的在于，针对上述现有技术存在的缺陷，提供设计一种高速记录板卡管理系统及方法，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：
一种高速记录板卡管理系统，其特征在于，包括应用层、接口层以及驱动层；
所述的应用层包括数据记录模块、数据播放模块以及远程控制模块；
所述的接口层包括pci-e接口和lan接口；
所述的驱动层包括pci-e驱动和网络接口驱动。
作为优选，应用层负责完成与用户的交互，实现数据记录、数据播放、远程控制三大功能；
数据记录包含数据接收、存储、显示、多模式记录触发；数据播放包含数据读取、发送、多模式播放触；远程控制功能主要由远程控制命令存储、解析、远程通信部分。
作为优选，为提高数据存储与读取速率，并且为满足多个任务并行执行的要求，在应用层采用多线程技术，创建多线程分别执行各项任务，同时采用事件同步机制处理多个线程对共享数据的访问；为解决数据记录和播放时信号频率不匹配问题采用插值技术。
接口层主要为应用层提供服务，应用层通过调用接口层提供的接口函数实现通信。接口层采用动态链接库形式为应用层提供接口函数，即pci-e与lan之间的通信。
驱动层位于最底层，主要负责控制硬件设备，完成接口通信协议数据包的解析与打包功能，实现与硬件设备通信功能。
一种高速记录板卡管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1：数据记录模块采用多线程设计，具体如下：
在数据记录过程中线程通信与同步较难的线程主要有四个，即用户界面主线程、数据接收线程、i数据存储线程、q数据存储线程；图2给出了四个线程的关系。由图2知，用户界面主线程产生数据接收线程、i数据存储线程、q数据存储线程。如果将数据接收、存储作为一次数据记录过程，则在每次数据记录过程中，数据接收线程一定发生的数据存储线程之前，并且只有当i、q数据存储线程完成后，下一次数据记录过程中的数据接收线程才会执行。i数据存储线程与q数据存储线程是并行执行的线程。用户界面主线程可以在任意时刻终止其他三个线程。
s2：数据记录过程的共享数据访问步骤如下：当用户开始进行数据记录操作时，用户界面主线程首先创建多个线程同步所需的手动操作事件：接收事件1、接收事件2、存储事件1、存储事件2；然后设置接收事件1和接收事件2处于无效状态，存储事件1和存储事件2处于激活状态，并且设置记录状态标记为记录；然后先后创建相同优先级的数据接收、i和q数据存储线程，并启动，同时监测界面操作情况，如果用户选择停止，则将记录状态标记设置为停止状态，并等待当前的记录过程完成。
数据记录过程中的数据存储速率受硬盘读写速度慢的影响，通过采用两个线程并行运行，将i、q数据分别存储到不同的硬盘，来加快数据存储率，从而提升整体数据记录速率。
s3：采用三次样条插值方法确保记录信号频率和播放信号频率一致，具体如下：
s31：获取播放数据，通过自定义坐标系画布随机选取n0个点来模拟n0个播放数据样本。假设选取样本的速率为f，则该播放信号的频率f/n0。
s32：获取记录数据，假定记录数据的信号频率f0，记录数据时样本速率f0。
s33：插值操作，通过matlab编程仿真出播放数据信号。并且由仿真获知插值前后的播放数据频率对比如图3所示。其中记录数据时样本速率f0分别取1ksa/s、1msa/s、75msa/s，记录数据信号频率f0和周期点数设定值见图3。
通过图3可知插值方法对解决记录数据频率和播放数据频率不一致的问题效果是显著的。
本发明的有益效果在于，该高速记录板卡管理系统，满足了雷达类产品中对数据记录的便捷控制，提升了记录板卡类产品的市场竞争力，实用性强，适宜于各类雷达、无线通信、卫星导航等领域。此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1是本发明提供的一种高速记录板卡管理系统的架构框图。
图2是本发明提供的一种高速记录板卡管理方法中数据记录线程关系示意图。
图3是本发明提供的一种高速记录板卡管理方法中差值效果比较图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。
如图1-3所示，本发明提供的一种高速记录板卡管理系统，其特征在于，包括应用层、接口层以及驱动层；
所述的应用层包括数据记录模块、数据播放模块以及远程控制模块；
所述的接口层包括pci-e接口和lan接口；
所述的驱动层包括pci-e驱动和网络接口驱动。
本实施例中，应用层负责完成与用户的交互，实现数据记录、数据播放、远程控制三大功能；
数据记录包含数据接收、存储、显示、多模式记录触发；数据播放包含数据读取、发送、多模式播放触；远程控制功能主要由远程控制命令存储、解析、远程通信部分。
本实施例中，为提高数据存储与读取速率，并且为满足多个任务并行执行的要求，在应用层采用多线程技术，创建多线程分别执行各项任务，同时采用事件同步机制处理多个线程对共享数据的访问；为解决数据记录和播放时信号频率不匹配问题采用插值技术。
接口层主要为应用层提供服务，应用层通过调用接口层提供的接口函数实现通信。接口层采用动态链接库形式为应用层提供接口函数，即pci-e与lan之间的通信。
驱动层位于最底层，主要负责控制硬件设备，完成接口通信协议数据包的解析与打包功能，实现与硬件设备通信功能。
本发明还给出一种高速记录板卡管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1：数据记录模块采用多线程设计，具体如下：
在数据记录过程中线程通信与同步较难的线程主要有四个，即用户界面主线程、数据接收线程、i数据存储线程、q数据存储线程；图2给出了四个线程的关系。由图2知，用户界面主线程产生数据接收线程、i数据存储线程、q数据存储线程。如果将数据接收、存储作为一次数据记录过程，则在每次数据记录过程中，数据接收线程一定发生的数据存储线程之前，并且只有当i、q数据存储线程完成后，下一次数据记录过程中的数据接收线程才会执行。i数据存储线程与q数据存储线程是并行执行的线程。用户界面主线程可以在任意时刻终止其他三个线程。
s2：数据记录过程的共享数据访问步骤如下：当用户开始进行数据记录操作时，用户界面主线程首先创建多个线程同步所需的手动操作事件：接收事件1、接收事件2、存储事件1、存储事件2；然后设置接收事件1和接收事件2处于无效状态，存储事件1和存储事件2处于激活状态，并且设置记录状态标记为记录；然后先后创建相同优先级的数据接收、i和q数据存储线程，并启动，同时监测界面操作情况，如果用户选择停止，则将记录状态标记设置为停止状态，并等待当前的记录过程完成。
数据记录过程中的数据存储速率受硬盘读写速度慢的影响，通过采用两个线程并行运行，将i、q数据分别存储到不同的硬盘，来加快数据存储率，从而提升整体数据记录速率。
s3：采用三次样条插值方法确保记录信号频率和播放信号频率一致，具体如下：
s31：获取播放数据，通过自定义坐标系画布随机选取n0个点来模拟n0个播放数据样本。假设选取样本的速率为f，则该播放信号的频率f/n0。
s32：获取记录数据，假定记录数据的信号频率f0，记录数据时样本速率f0。
s33：插值操作，通过matlab编程仿真出播放数据信号。并且由仿真获知插值前后的播放数据频率对比如图3所示。其中记录数据时样本速率f0分别取1ksa/s、1msa/s、75msa/s，记录数据信号频率f0和周期点数设定值见图3。
通过图3可知插值方法对解决记录数据频率和播放数据频率不一致的问题效果是显著的。
以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。