基于千兆网的雷达数据通信程序设计

丁江钰 陈伟

摘要：雷达是集中现代电子科学技术先进成果的一个电子系统。20世纪80年代以来，由于微电子技术及各种电子器件的迅猛发展，使雷达的各分机及体系结构不断更新，雷达的数字化推进迅猛并将继续向雷达前端推进。雷达技术及其应用持续向前发展，极大地提高了雷达的性能并显著扩展了它的应用范围。数字化推进和应用范围的扩展使雷达数据变的越来越多。本设计针对气象雷达数据的变的越来越庞大的问题展开设计，利用低成本的网线来高速传输雷达数据，能够完成时时传输大部分的雷达数据。本设计采用UDP协议编写，利用UDP的优点来实现快速传输。

关键词：气象雷达;数据传输;UDP

随着雷达技术不断发展及数字化推进和应用范围的扩展使雷达数据变的越来越多。由雷达基数据文件到雷达IQ数据文件大小不断变大。雷达基数据文件只有70多兆字节而雷达的IQ数据现在却达到了500兆字节以上。雷达数据的常见传输分成3种：外场传输多采采用光导纤维传输，雷达基数据采用网线传输，雷达IQ数据采用PCI总线传输。千兆网卡已经走进千家万户，网线传输有着很多其他传输方式所没有的优点：（1）网线相对于光纤与PCI，总线的成本更低廉。（2）连接方便。光纤需要光电转换器来连接，PCI总线要用专门的接口。（3）网线相对于PCI总线传输的距离更远。更适合中程距离传输。

1千兆网的雷达数据通信程序设计

1.1 程序构架

接收端：

输入存储的文件名字。

使用socket（）来建立一个UDP socket，第二个参数为SOCK_DGRAM。

初始化sockaddr_in结构的变量，并赋值。

设置套接字。

使用bind（）把上面的socket和定义的IP地址和端口绑定。这里检查bind（）是否执行成功，如果有错误就退出。这样可以防止服务程序重复运行的问题。

使用recvfrom（）进入等待状态，等待发送端发送文件情况。

进入循环程序，使用recvfrom（）进入等待状态，直到接收到发送端发送的文件内的数据，就处理收到的数据，并向发送端发送反馈信息。

处理接收到的数据。

关闭套接字。

发送端：

输入发送的文件名

输入接收端的IP地址。

使用socket（）来建立一个UDP socket，第二个参数为SOCK_DGRAM。

初始化sockaddr_in结构的变量，并赋值。

使用sendto（）发送文件情况。

进入循环程序，使用sendto（）发送文件数据。并接收接收端的反馈信息。

关闭套接字。

2验证

2.1验证方法

选择雷达文件传输并记录发送时间与接收时间。用公式：。计算出本设计的传输速度。为了能更加准确的测量出传送速度。我们多次测量同一文件的发送时间，并用他们的速度平均速度为传输速度。对一雷达文件测试先连接通用机一和通用机二从通用机一传输雷达文件到通用机二传输3次并记录发送时间和接收时间。之后连接通用机二到通用机一再传输雷达文件3次并记录发送时间和接收时间，打开两边文件记录文件大小，使用校验程序统计出误码个数并对收集到的数据处理分析。之后更换雷达文件重复前面的步骤。多次验证不同的雷达数据。

2.2 雷达基数据的验证

测试雷达基数据文件大小75497KB。通用机一传雷达基数据给通用机二均速度为88.4MB/s，通用机二传雷达数据给通用机一平均速度为55.2MB/s

由数据可以看出传输速度都在30兆字节每秒。认为是可以时时传输文件。

2.3 雷达IQ数据的验证

雷达IQ数据的传输是本次设计程序的重点目标，雷达IQ数据由于实际需要IQ数据的传输要求的带宽十分巨大，即1.2MHZ*32*2的速率，大约要70多兆每秒的速度才能达到无延迟的时时传输。一般现在的天线转速为12°每秒到18°每秒，那么天线转一圈的时间为20秒到30秒的时间。那么只要能在20秒内完成雷达IQ传输的，我们就可以认为我们达到了时时传输的效果了。一般我们的常见的雷达IQ的大小为500MB左右，那么我们的速度至少应该达到25MB每秒以上。

雷达IQ文件1：雷达的转速为14度每秒，文件大小为458兆字节。从通用机一传雷达IQ文件到通用机二。测得的传输雷达IQ文件的平均速度速度为88.7兆字节每秒。平均用时5.16秒传输完，用7秒存入硬盘。最小速度为82.2兆每秒，用时5.57秒传输完，用7秒存入硬盘。都小于20秒钟。我们可以认为达到了时时传输文件的效果。从通用机二传输雷达IQ文件到通用机一。测得传输雷达IQ文件的平均速度为51.8兆字节每秒。平均用时8.84秒，用9秒存入硬盘。最小速度为51.5兆字节每秒，用时8.86秒。用9秒存入硬盘。都小于20秒钟。我们可以认为达到了时时传输文件的效果。

雷达IQ文件2：雷达的转速为14.3度每秒，文件大小为458兆字节。从通用机一传雷达IQ文件到通用机二。测得的传输雷达IQ文件的平均速度速度为87.9兆字节每秒。平均用时5.21秒传输完，用7秒存入硬盘。最小速度为85.6兆每秒，用时5.37秒传输完，用7秒存入硬盘。都小于20秒钟。我们可以认为达到了时时传输文件的效果。从通用机二传输雷达IQ文件到通用机一。测得传输雷达IQ文件的平均速度为51.4兆字节每秒。平均用时8.91秒，用9秒存入硬盘。最小速度为51.2兆字节每秒，用时8.95秒。用9秒存入硬盘。都小于20秒钟。我们可以认为达到了时时传输文件的效果。

雷达IQ文件3：雷达的转速为14.8度每秒，文件大小为456兆字节。从通用机一传雷达IQ文件到通用机二。测得的传输雷达IQ文件的平均速度速度为89.9兆字节每秒。平均用时5.07秒传输完，用7秒存入硬盘。最小速度为89.1兆每秒，用时5.11秒传输完，用7秒存入硬盘。都小于20秒钟。我们可以认为达到了时时传输文件的效果。从通用机二传输雷达IQ文件到通用机一。测得传输雷达IQ文件的平均速度为52.7兆字节每秒。平均用时8.652秒，用9秒存入硬盘。最小速度为52.0兆字节每秒，用时8.79秒。用9秒存入硬盘。都小于20秒钟。我们可以认为达到了时时传输文件的效果。

由数据采集资料可以看出本设计的误码率为百分之零。是因为本设计虽然才用了UDP这种被称为不可靠的传输协议，但我们传输的是大于64K的文件，为了保证文件传输之后能正常使用不会出现大量的误码。我们在上层中加入的重发机制，使文件传输基本不会出现误码。那么这样做是否就和TCP传输一样，这样不就失去了UDP的优点甚至还不如TCP？当然回答是否定的。TCP是三次握手机制的重发，在传每一个包的时候都会之间相互询问等待，这样浪费的大量的时间和系统资源。本程序采用的是每发送了N个包之后发送收端才会收到接收端的反馈信息刚刚发送的N个数据中有没有丢包的？如果有就会重新发所丢的包。这样减少了大量的时间。从而加快了速度的同时减少了丢包率和误包率。

3结论

本设计采用网线传输的方式来完成IQ数据的时时传输。初步实现雷达数据高速网络传输。

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