专利名称：WinPcap+千兆以太网外辐射源雷达数据传输方法
技术领域：
本发明属于雷达技术领域，涉及外辐射源雷达信号处理系统中天线接收部分与信号处理部分之间的大数据量传输和接收方法，具体来说就是一种WinPcap+千兆以太网外福射源雷达数据传输方法，可在WinPcap库+Visual studio软件集成开发平台下,实现对外辐射源雷达信号数据的实时传输和接收。
背景技术：
随着现代科技的不断发展，各种传统体制雷达面临着前所未有的挑战。如何克服日益增加的电子侦察与电子干扰、高速反辐射导弹、超低空飞机和巡航导弹以及隐身飞行器的威胁便成了雷达科技工作者们不得不考虑的问题。外辐射源雷达是双/多基地体制雷达的一种，这种雷达自身并不发射电磁波信号，它只接收被测目标自身所辐射的电磁波，或者接收第三方照射源发射后经过目标反射回来的电磁波获取目标信息。具有明显的抗干扰、抗反辐射导弹、反隐身、反低空突袭的“四抗”能力，这些年来一直受到大家的关注，也是目前国际雷达界研究的热点之一。基于外辐射源雷达除了本身战场生命力强、反隐身外，还具有如下优点①工作频点低，分布范围广，便于多发射站联合定位信号形式多样，可选择性强，不易被干扰
系统生存能力强，可多站多频段协调工作，甚至组网进行数据融合。然而由于外辐射源具有非协作、不可控、不可预知的特性，外辐射源雷达的探测性能受到较大的限制，该种雷达接收到的目标信号十分微弱，要达到与常规雷达相同的性能，就需要更加精确的算法以及处理更大的数据量。目前外辐射源雷达系统的实时数据传输主要通过两种方式来实现一是按照系统要求开发专用的数据传输处理板，但是其开发难度大、开发周期长、开发成本高、难以维护而且这种专用的处理板只是针对特定的系统要求开发的，移植性和扩展性都很差。二是使用性能比较好传输卡，如HBA卡、反射内存卡等。但使用这些卡对系统又有特定的要求，如反射内存卡，需要发送端和接收端都有相应的操作系统支持并且只适合突发数据传输。在现有的外辐射源雷达系统数据传输方法中，主要的问题在于底层驱动开发、开发周期长、开发成本高以及不适用于大数据量实时传输。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在开发难度大、开发成本高、开发周期长等不足，提出了一种WinPcap+千兆以太网外辐射源雷达数据传输方法，以简化外辐射源雷达系统结构，提升系统性能，降低开发费用，实现对雷达信号的实时性传输。多频点外辐射源雷达信号实时处理系统是一项功能复杂的包含多项发明创新的庞大系统，基本的组成以信号传输处理方向有天线接收部分、雷达信号实时处理部分、终端显示部分，本发明是多频点外辐射源雷达信号实时处理系统中的天线接收部分向雷达信号实时处理部分的数据传输部分。本外辐射源雷达系统传输的数据量大，本发明是为了解决大数据量的实时传输的难题而专门提出的技术方案。为实现上述目的，本发明方法包括如下步骤(I)外辐射源雷达系统资源配置(Ia)外辐射源雷达系统采用8圆阵天线，每一阵元同时接收8个调频广播信号，每一阵元天线接收的信号包括目标回波信号、直达波信号、地杂波信号、多径杂波信号以及噪声信号，在天线接收机中将每一阵元天线信号经过带通采样，A/D变换，数字下变频后得到8个频点的1、Q信号，最后通过数字化信道处理将8个频点的信号分离开来，共得到8X8 = 64路信号输出，假设采样率位200KHZ，则本外辐射源雷达系统总的数据量为200KX3X2X8X8 + 1. 024 = 75MB(600Mbps)，即每秒有75MB的数据需要传入外辐射源雷达系统的信号处理机；(Ib)在外辐射源雷达系统的天线接收机中，把外辐射源雷达信号经过数字化信道处理后的得到的64路信号分成两组，分别交给后端的FPGA综合处理板，每块FPGA综合处理板通过以太网进行数据传输，在外辐射源雷达系统的天线接收机和信号处理机之间设置两个数据传输通道，每个传输通道负责4个频点的数据传输，各个传输通道通过网线连接；(Ic)在外辐射源雷达系统的信号处理机内部设置有两块大小为75MB的内存缓冲区bufl、buf2，这两个内存缓冲区对应的标志位分别为flagl、flag2，两块型号相同的千兆以太网卡步调一致的将接收到的外辐射源雷达数据输出到同一内存缓冲区中；(2)在外辐射源雷达系统的信号处理机中设置网卡(2a)在外辐射源雷达系统的天线接收机和信号处理机之间的两个数据传输通道的接收端安装两块型号相同的千兆以太网卡，用于数据接收；(2b)通过WinPcap库获得信号处理机上所有网卡的详细信息，选择其中两块型号相同的千兆网卡接收数据，确保网卡详细信息正常后将其打开；(2c)设置内核缓冲，用来临时存放网卡接收的外辐射源雷达数据；(2d)设置WinPcap库过滤规则，使两块网卡分别接收指定的目标数据；(3)外辐射源雷达数据发送(3a)将8圆阵天线接收的信号经过数字化信道接收机，获得的8个频点64路75MB数据，以4个频点为一组，分别交给外辐射源雷达系统接收机中的两块FPGA综合处理板；(3b)每块FPGA综合处理板将4个频点的数据封装成一个个大小相同的巨型数据帧，并通过两根网线并行传输至外辐射源雷达系统信号处理机的数据接收端；(4)外辐射源雷达数据接收(4a)外辐射源雷达系统信号处理机的数据接收端开启两个独立的数据接收线程，使得两个接收线程与两块网卡一一对应，用来对两个网卡的外辐射源雷达数据进行并行接收；(4b)通过Windows线程绑定将两个数据接收线程分别绑定到不同的CPU核上，以避免CPU资源并发占用对数据接收的影响；(4c)两个数据接收线程分别并行的对4个频点的数据进行接收，两个接收线程接收的数据在信号处理机内存开辟的缓冲区中以乒乓的形式存放，开关kl打到bufl时，两个数据接收线程接收的数据存放在bufl中，Kl打到buf2时，两个数据接收线程接收的数据存放在buf 2中。
本发明的实现还在于步骤(3b)中的FPGA综合处理板将数据封装成一个个大小相同的巨型数据帧，并通过网线传输至外辐射源雷达系统的信号处理机，按如下步骤进行(3bl)FPGA综合处理板将接收到的4个频点数据按照其发送方式转化为在网线里传输的字节型数据；(3b2)定义数据帧大小以及传输格式；(3b3)将数据帧头、数据帧号和4k数据按照以太网协议的要求，顺序填充到每一个巨型数据帧里；(3b4)通过网线将填充数据的巨型数据帧传输到外辐射源雷达系统的信号处理机里。按照传统的以太网协议，加上数据帧头每帧数据最大的携带量为1518个字节，其中有用数据大约为Ik字节。在本系统中，发送数据量一定的情况下，携带Ik数据的数据帧会带来更大的软件延时，而且传输速度低下。一般情况下，每帧数据量越大，需要传输的次数就越少，传输时间就越短，有利于提高数据传输的整体速度。本发明采用了支持巨型帧的千兆以太网卡，数据帧最大的携带量为9k，在发送数据量一定的条件下，可以显著提升传输速度。本发明的实现还在于步骤(3b)所述的两根网线并行传输至外辐射源雷达系统信号处理机的数据接收端的数据需要两块千兆以太网卡对数据进行并行接收，采用Winpcap库进行数据发送，稳定的传输速率为400Mbps,选用两块千兆以太网卡进行75MB(600Mbps)数据的并行接收。目前千兆以太网的峰值传输能力为1000Mbps，在理论上完全可以满足本系统的传输要求，经过测试发现千兆以太网实际的传输能力难以达到其峰值性能；在实验室条件下，比较稳定的传输能力为400Mbps,由于外福射源雷达系统的传输要求为600Mbps,采用两块千兆以太网卡进行数据接收比较恰当。4.本发明的实现还在于步骤(4c)所述的两个接收线程接收的数据在内存以乒乓的形式存放，其存放过程为两个数据接收线程同时并行的对4个频点的外辐射源雷达数据进行接收，并将两个线程接收到的数据放在所开辟的同一内存缓冲区bufl里，当8个频点75MB的数据接收满时，通过置bufl标志位flagl将开关Kl打到buf2上，两个数据接收线程接收的数据放在buf2中，在Kl打到buf2上的同时，开关K2打到bufl上，信号处理机中的GPU对传输到bufl中的75MB数据进行数字波束形成DBF、杂波相消、距离-多普勒以及恒虚警处理。本发明所应用的外辐射源雷达系统要求数据实时传输、实时处理、实时显示，处理时延为ls，天线接收机与信号处理机之间的数据传输和GPU实时处理程序是同时进行的，在信号处理机中开辟两块内存缓冲区，两个接收线程接收的数据在信号处理机里所开辟的内存缓冲区中以乒乓的形式存放，可以避免GPU正在处理的数据被下一批数据覆盖，从而提高外辐射源雷达系统的稳定性。本发明与现有技术相比具有以下优点I)本发明采用普通网线作为传输媒介，传输遵守以太网协议，与开发专业的数据传输板卡相比，使用本发明所述的方法具有开发成本低、开发周期短、硬件平台易于搭建的优点。
2)本发明由于采用专门捕获网络原始数据包的开源库WinPcap，可以将网卡接收到的实时外辐射源雷达数据放在信号处理机所开辟的内存缓冲区中，满足了外辐射源雷达系统信号处理部分实时性处理的要求，而且使用WinPcap可以省去底层的设备驱动开发工作。3)本发明在数据发送时采用了巨型数据帧，减少了数据的传输次数，降低了在数据传输过程中的出错风险，可以提高外辐射源雷达系统数据传输的稳定性。
图1是多频点外辐射源雷达系统示意图；图2是多频点外辐射源雷达的系统流程图；图3是本发明的信号传输接收流程图；图4是用本发明作为信号传输方案终端航迹显示PPI图；图5是用本发明作为信号传输方案目标位置具体实施例方式下面结合附图对本发明进行详细说明实施例1本发明是多频点外辐射源雷达信号实时处理系统中天线接收部分和雷达信号实时处理部分之间的WinPcap+千兆以太网外辐射源雷达数据传输方法。参见图1，多频点外辐射源雷达信号实时处理系统是一项功能复杂的包含多项发明创新的大系统，基本的组成依信号传输处理方向有天线接收部分、雷达信号实时处理部分、终端显示部分，本发明是多频点外辐射源雷达信号实时处理系统中的天线接收部分向雷达信号实时处理部分的数据传输部分，参见图2。本外辐射源雷达系统传输的数据量大，为了提高外辐射源雷达系统的目标定位精度而采用了 8个频点，与I个频点相比，需要处理的数据量大幅提升，为了解决大数据量的实时传输的难题，本发明专门提出了 WinPcap+千兆以太网外辐射源雷达数据传输方法的技术方案。参见图3，实现天线接收部分向雷达信号实时处理部分的数据传输包括如下步骤(I)外辐射源雷达系统资源配置，因为本发明是应用于外辐射源雷达系统中，因此外辐射源雷达系统资源配置与外辐射源雷达系统是一致的，见图1。(Ia)外辐射源雷达系统采用8圆阵天线，每一阵元同时接收8个调频广播信号，每一阵元天线接收的信号包括目标回波信号，直达波信号，多径杂波信号以及噪声信号，在天线接收机中将每一阵元天线信号经过带通采样，A/D变换，数字下变频后得到8个频点的1、Q信号，最后通过数字化信道处理将8个频点的信号分离开来，共得到8X8 = 64路信号输出。假设采样率为200KHZ，则本外辐射源雷达系统总的数据量为200KX3X2X8X8 + 1. 024 = 75MB(600Mbps)，即每秒有75MB的数据需要传入外辐射源雷达系统的信号处理机，与单个频点数据相比，8个频点75MB数据使用现有的技术方法很难达到本外辐射源雷达系统实时传输的要求。
(Ib)在外辐射源雷达系统的天线接收机中，把外辐射源雷达信号经过数字化信道处理后的得到的64路信号分成两组，分别交给后端的FPGA综合处理板，每块FPGA综合处理板通过以太网进行数据传输，在外辐射源雷达系统的天线接收机和信号处理机之间设置两个数据传输通道，每个传输通道负责4个频点的数据传输，各个传输通道通过网线连接，两个传输通道正好满足8个频点的外辐射源雷达数据传输。本发明采用普通网线作为传输媒介，传输遵守以太网协议，与开发专业的数据传输板卡相比，使用本发明所述的方法具有开发成本低、开发周期短、硬件平台易于搭建的优点。(Ic)在外福射源雷达系统的信号处理机内部设置有两块大小为75MB的内存缓冲区buf1、buf 2，这两个内存缓冲区对应的标志位分别为flagl、flag2，两块型号相同的千兆以太网卡步调一致的将接收到的数据输出到同一内存缓冲区中。(2)在外辐射源雷达系统的信号处理机中设置网卡(2a)在外辐射源雷达系统的天线接收机和信号处理机之间的两个数据传输通道的接收端安装两块型号相同的千兆以太网卡，用于外辐射源雷达数据接收。(2b)通过WinPcap库获得网卡详细信息，选择其中两块型号相同的千兆网卡接收数据，确保网卡详细信息正常后将其打开。(2c)设置内核缓冲，用来临时存放网卡接收的外辐射源雷达数据。(2d)设置WinPcap库过滤规则，使两块网卡分别接收指定的目标数据。(3)外辐射源雷达数据发送(3a)将8圆阵天线接收的信号经过数字化信道接收机，获得的8个频点64路75MB数据，以4个频点为一组，分别交给外辐射源雷达系统接收机中的两块FPGA综合处理板。(3b)每块FPGA综合处理板将4个频点的数据封装成一个个大小相同的巨型数据帧，并通过两根网线并行传输至外辐射源雷达系统信号处理机的数据接收端。4个频点的数据封装成大小相同的巨型数据帧，通过两根网线并行传输的过程包括(3bl)每块FPGA综合处理板将接收到的4个频点外辐射源雷达数据转化为在网线里传输的字节型数据；(3b2)定义数据帧大小以及传输格式；(3b3)将数据帧头、数据帧号和4k数据按照以太网协议的要求，顺序填充到每一个巨型数据帧里；(3b4)通过网线将填充数据的巨型数据帧传输到外辐射源雷达系统的信号处理机里。本发明在数据发送时采用了巨型数据帧，减少了数据的传输次数，降低了在数据传输过程中的出错风险，可以提高外辐射源雷达系统数据传输的稳定性。在外辐射源雷达系统天线接收机的每块FPGA中，本发明采用WinPcap库进行外辐射源雷达数据发送，稳定的传输速率为400Mbps，两块千兆以太网卡进行75MB数据的并行接收。目前千兆以太网标注的峰值传输能力为1000Mbps，在理论上完全可以满足外辐射源雷达系统的传输要求，但是经过测试发现千兆以太网实际的传输能力难以达到其峰值性能；在实验室条件下，比较稳定的传输能力为400Mbps，由于外辐射源雷达系统对于数据传输有高的可靠性要求。在外辐射源雷达系统中，对于数据传输的传输量要求为600Mbps，在本发明的技术方案中，采用两块千兆以太网卡进行数据接收可以满足此要求。(4)外辐射源雷达数据接收(4a)外辐射源雷达系统信号处理机的数据接收端开启两个独立的数据接收线程，使得两个接收线程与两块网卡一一对应，用来对两个网卡的数据进行并行接收。(4b)调用 Windows 应用程序编程接口 API 的 SetThreadAffinityMaskO 将两个数据接收线程分别绑定到不同的CPU核上，以避免CPU资源并发占用对数据接收的影响。(4c)两个数据接收线程分别并行的对4个频点的外辐射源雷达数据进行接收，两个接收线程接收的数据在内存开辟的缓冲区中以乒乓的形式存放，开关Kl打到bufl时，两个数据接收线程接收的数据存放在bufl中，Kl打到buf2时，两个数据接收线程接收的数据存放在buf2中，见图3。本发明的数据在信号处理机所开辟的内存缓冲区上以乒乓的形式存放，其存放过程为两个数据接收线程调用WinPcap的Pcap_next_ex (),分别并行的对4个频点的外辐射源雷达数据进行接收，并将两个线程接收到的外辐射源雷达数据放在所开辟的同一内存缓冲区buf 1，参见图3，当8个频点75MB的数据接收满时，通过置bufl标志位flagl将开关Kl打到buf2上，两个数据接收线程接收的外辐射源雷达数据放在buf2中，在Kl打到buf2上的同时，开关K2打到bufl上，信号处理机的GPU对传输到bufl中的75MB数据进行数字波束形成DBF、杂波相消、距离-多普勒以及恒虚警检测处理，参见图2。本发明所应用的 外辐射源雷达系统要求数据实时传输、实时处理、实时显示，处理时延为ls，天线接收机与信号处理机之间的数据传输和GPU实时处理程序是同时进行的，在信号处理机中开辟两块内存缓冲区，两个接收线程接收的数据在信号处理机里所开辟的内存缓冲区中以乒乓的形式存放，可以避免GPU正在处理的数据被下一批的数据覆盖，从而提高外辐射源雷达系统的稳定性。实施例2WinPcap+千兆以太网外辐射源雷达数据传输方法同实施例1。参照图1，本发明提出的外辐射源雷达数据实时传输方法应用的外辐射源雷达系统包括8阵元天线、数字化信道接收机、信号处理机、终端显控平台。其中8阵元天线接收8个调频广播电台信号，接收的信号主要包括目标回波信号、直达波信号、地物杂波信号、多径杂波信号以及噪声信号。8圆阵天线接收的信号通过网线传输至信号处理机进行实时处理，并将处理的结果发送给终端显示平台，终端进行航迹显示处理。参照图2，在外辐射源雷达系统的天线接收机中，8圆阵天线接收的信号经过带通采样、A\D变换、下变频后再通过数字化信道滤波器选出对应于8个频点f\，f2，…，f8的信号，两块FPGA综合处理板将8个频点的外辐射源雷达数据打包后经由两根网线传输至信号处理机，在外辐射源雷达系统的信号处理机中，GPU负责对信号进行数字波束形成DBF、杂波相消、距离-多普勒、恒虚警检测处理，消除回波信号中直达波、地物杂波、多径杂波以及噪声信号，提纯目标信号，并将处理的结果进行比幅测角、航迹关联、航迹显示，最终完成多频点外辐射源雷达信号的实时传输、实时处理、实时显示。参照图3，本发明的步骤(2)是对外辐射源雷达系统信号处理机中的网卡进行设置，其中步骤(2b)通过WinPcap库获得网卡详细信息，选择其中两块型号相同的千兆网卡接收外辐射源雷达数据，确保网卡详细信息正常后将其打开，其中获得网卡信息和打开所选择的网卡是通过调用WinPcap库获得网络设备函数Pcap_findalldevs_ex ()和打开网络设备函数 Pcap_open_live ()来实现的。步骤(2c)设置内核缓冲，用来临时存放网卡接收的外辐射源雷达数据，是通过调用WinPcap库的设置内核缓冲函数Pcap_setbuff ()实现的。步骤(2d)设置WinPcap库过滤规则，使两块网卡分别接收指定的目标数据，是通过调用WinPcap库的编译设置过滤规则函数Pcap_compile ()和Pcap_setfilter ()实现的。本发明由于采用专门捕获网络原始数据包的开源库WinPcap，可以将网卡接收到的实时外辐射源雷达数据放在信号处理机所开辟的内存缓冲区中，满足了外辐射源雷达系统信号处理部分实时性处理的要求，而且使用WinPcap库可以省去底层的设备驱动开发工作。实施例3WinPcap+千兆以太网外辐射源雷达数据传输方法同实施例1_2。本发明的效果通过以下仿真说明I)实验条件实验中软件平台为Visual Stdio 2008+ffinPcap+CUDA, WinPcap 库使用 4.1. 2 版本，CUDA采用4.0版本，GPU显卡型号为NVIDA Telsa C2075，信号处理机选用AMAX工作站，操作系统为Win7系统，模拟发射源选用Sugon (曙光)服务器，仿真所使用的网卡均为同型号的Intel千兆以太网卡，并且均支持巨型帧，传输媒介为普通网线。仿真数据采用8个调频台IOOs的信号数据，每个频点包含I路参考波束数据和17路目标回波波束数据，总数据量为200000*18个复数，仿真数据中包含3个目标，已知目标I沿正北偏东38°直线飞行，目标2沿正南偏东20°直线飞行，目标3沿正北偏西63°直线飞行。2)实验内容及结果使用本发明的方法作为多频点外辐射源雷达的数据传输方案，在整个多频点外辐射源雷达系统中，观察对信号处理机中杂波相消、距离-多普勒、恒虚警检测、比幅测角、航迹关联、航迹显示等实时信号处理的影响，以验证数据传输的正确性和实时性。实验中，通过运行IOOs的数据，每秒的数据经过杂波相消、距离-多普勒、恒虚警检测、比幅测角、航迹相关等实时处理后，在终端显示平台上实时得到图4所示的3个仿真目标的航迹，与已知3个目标的角度信息完全相同，本发明的数据传输方法成功进行了IOOs的数据传输，实验结果说明了杂波相消、距离-多普勒、恒虚警检测、比幅测角、航迹相关等实时处理部分运行正常，同时也说明了本发明的数据传输方法成功和可行，本发明实现了外辐射源雷达信号的实时传输，实现了多频点外辐射源雷达信号实时处理系统中的天线接收部分向雷达信号实时处理部分大数据量的实时传输，满足了多频点外辐射源雷达数据的实时传输和接收的要求。实施例4WinPcap+千兆以太网外福射源雷达数据传输方法同实施例1_3。本发明的效果还可以通过以下仿真进一步说明I)实验条件
实验中软件平台为Visual Stdio 2008+ffinPcap+CUDA, WinPcap 库使用 4.1. 2 版本，CUDA采用4.0版本，GPU显卡型号为NVIDA Telsa C2075，信号处理机选用AMAX工作站，操作系统为Win7系统，模拟发射源选用Sugon (曙光)服务器，仿真所使用的网卡均为同型号的Intel千兆以太网卡，并且均支持巨型帧，传输媒介为普通网线。仿真数据采用8个调频台IOOs的信号数据，每个频点采用相同的数据，包含I路参考波束数据和17路目标回波波束数据，总数据量为200000*18个复数，在此实例中仿真数据中包含I个目标，已知目标位于波束7、波束8、波束9中，多普勒频率为-400Hz，距离单元为251。2)实验内容及结果采用本发明提出的方法作为多频点外辐射源雷达数据传输方案，将接收到的外辐射源雷达信号数据在信号处理机中经过杂波相消、距离-多普勒、恒虚警检测，消除其中多径杂波、直达波以及噪声信号，提取出目标信息。将恒虚警检测后的目标信息加载到终端显控平台上绘图，得到目标信息的绘图结果与实际目标相比，参照图5，从图中可以明显看出，在波束7、波束8、波束9中存在目标，目标的多普勒频率为-400Hz，距离单元为251。从以上绘图结果可以得知，采用本发明的数据传输方法作为多频点外辐射源雷达数据传输方案，可以实时的将8个频点数据传输到信号处理机中进行处理，得到的仿真结果与实际目标的位置信息完全吻合，说明本发明提出的方法满足多频点外辐射源雷达数据的实时传输和接收。综上，本发明提出的WinPcap+千兆以太网外辐射源雷达数据传输方法。通过系统资源配置，8圆阵天线接收调频信号，两块FPGA对8频点数据打包，信号处理机内设两块内存缓冲区；在天线接收机和信号处理机间设两个数据通道，通道接收端安装两块网卡；4个频点为一组，由两网线并行传输；接收端的两个数据接收线程与两网卡对应，对数据并行接收。数据以乒乓的形式传输和存放。本发明解决了专用数据传输板的外辐射源雷达数据传输系统开发周期长、费用高、移植性差以及大数据量实时传输困难的问题。实现外辐射源雷达信号的实时传输。开发成本低、移植性强、数据可直接存于内存中。可用于外辐射源雷达数据实时传输中。
权利要求
1.一种WinPcap+千兆以太网外辐射源雷达数据传输方法，其特征在于包括如下步骤 (1)外辐射源雷达系统资源配置(1a)外辐射源雷达系统采用8圆阵天线，每一阵元同时接收8个调频广播信号，天线接收机中将每一阵元天线接收的信号经过带通采样、A/D变换、数字下变频后得到8个频点的1、Q信号，最后通过数字化信道处理将8个频点的信号分离开来，共得到8X8 = 64路信号输出，每秒有75MB的数据需要传入外辐射源雷达系统的信号处理机； (Ib)在外辐射源雷达系统的天线接收机中，把外辐射源雷达信号经过数字化信道处理后的得到的64路信号分成两组，分别交给后端的FPGA综合处理板，每块FPGA综合处理板通过以太网进行数据传输，在外辐射源雷达系统的天线接收机和信号处理机之间设置两个数据传输通道，每个传输通道负责4个频点的外辐射源雷达数据传输，各个传输通道通过网线连接； (Ic)在外辐射源雷达系统的信号处理机内部设置有两块大小为75MB的内存缓冲区bufl, buf2，这两个内存缓冲区对应的标志位分别为flagl、flag2，两块型号相同的干兆以太网卡步调一致的将接收到的外辐射源雷达数据输出到同一内存缓冲区中； (2)在外辐射源雷达系统的信号处理机中设置网卡 (2a)在外辐射源雷达系统的天线接收机和信号处理机之间的两个数据传输通道的接收端安装两块型号相同的千兆以太网卡，用于外辐射源雷达数据接收； (2b)通过WinPcap库获得网卡详细信息，选择其中两块型号相同的千兆网卡接收数据，确保网卡详细信息正常后将其打开； (2c)设置内核缓冲，用来临时存放网卡接收的外辐射源雷达数据； (2d)设置WinPcap库过滤规则，使两块网卡分别接收指定的目标数据； (3)外辐射源雷达数据发送 (3a)将8圆阵天线接收的信号经过数字化信道接收机，获得的8个频点64路75MB外辐射源雷达数据，以4个频点为一组，分别交给外辐射源雷达系统接收机中的两块FPGA综合处理板； (3b)每块FPGA综合处理板将4个频点的外辐射源雷达数据封装成大小相同的巨型数据帧，并通过两根网线并行传输至外辐射源雷达系统信号处理机的数据接收端； (4)外辐射源雷达数据接收(4a)外辐射源雷达系统信号处理机的数据接收端开启两个独立的数据接收线程，使得两个接收线程与两块网卡一一对应，用来对两个网卡的外辐射源雷达数据进行并行接收； (4b)通过Windows线程绑定将两个数据接收线程分别绑定到不同的CPU核上； (4c)两个数据接收线程分别并行的对4个频点的数据进行接收，两个接收线程接收的外辐射源雷达数据在信号处理机内存开辟的缓冲区中以乒乓的形式存放，开关Kl打到bufl时，两个数据接收线程接收的外辐射源雷达数据存放在bufl中，Kl打到buf2时，两个数据接收线程接收的外辐射源雷达数据存放在buf2中。
2.根据权利要求1所述的WinPcap+千兆以太网外辐射源雷达数据传输方法，其特征在于(3b)所述的FPGA综合处理板将外辐射源雷达数据封装成大小相同的巨型数据帧，并通过网线传输至外辐射源雷达系统的信号处理机，按如下步骤进行 (3bl)FPGA综合处理板将接收到的外辐射源雷达数据按照其发送方式转化为在网线里传输的字节型数据； (3b2)定义数据帧大小以及传输格式； (3b3)将数据帧头、数据帧号和4k数据按照以太网协议的要求，顺序填充到每一个巨型数据帧里； (3b4)通过网线将填充数据的巨型数据帧传输到外辐射源雷达系统的信号处理机里。
3.根据权利要求1所述的WinPcap+千兆以太网外辐射源雷达数据传输方法，其特征在于步骤(3b)所述的两根网线并行传输至外辐射源雷达系统信号处理机的数据接收端的数据需要两块千兆以太网卡对外辐射源雷达数据进行并行接收，采用Winpcap库进行数据发送，稳定的传输速率为400Mbps，两块千兆以太网卡进行75MB数据的并行接收。
4.根据权利要求1所述的WinPcap+千兆以太网外辐射源雷达数据传输方法，其特征在于步骤(4c)所述的两个接收线程接收的数据在内存以乒乓的形式存放，其存放过程为 两个数据接收线程同时并行的对4个频点的外辐射源雷达数据进行接收，并将两个线程接收到的数据放在所开辟的同一内存缓冲区bufl里，当8个频点75MB的数据接收满时，开关Kl打到buf2上，两个数据接收线程接收的数据放在buf2中，在Kl打到buf2上的同时，开关K2打到bufl上，信号处理机中的GPU对传输到bufl中的75MB数据进行数字波束形成DBF、杂波相消、距离-多普勒、恒虚警检测处理。
全文摘要
本发明公开了WinPcap+千兆以太网外辐射源雷达数据传输方法。通过系统资源配置，8圆阵天线接收调频信号，两块FPGA对8频点数据打包，信号处理机内设两块内存缓冲区；在天线接收机和信号处理机间设两个数据通道，通道接收端安装两块网卡；以4个频点为一组，由两网线并行传输；接收端的两个数据接收线程与两网卡对应，对数据并行接收。数据以乒乓的形式存放。本发明解决了基于专用数据传输板的外辐射源雷达数据传输系统开发周期长、费用高、移植性差以及大数据量实时传输困难的问题，实现了外辐射源雷达信号的实时传输。开发成本低、移植性强、数据可直接存于内存中。可用于外辐射源雷达数据实时传输中。
文档编号G01S7/02GK103064064SQ20121032143
公开日2013年4月24日 申请日期2012年9月3日 优先权日2012年9月3日
发明者王俊, 武勇, 夏斌, 刘田, 何春娟 申请人:西安电子科技大学