專利名稱：一種多種接口自適應(yīng)的雷達(dá)視頻數(shù)字化處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及雷達(dá)視頻圖像傳輸與顯示技術(shù)領(lǐng)域，屬于一種具有多種雷達(dá)視頻接口并能自適應(yīng)選擇對應(yīng)接口的雷達(dá)視頻數(shù)字化處理裝置，應(yīng)用于對雷達(dá)視頻數(shù)據(jù)進行數(shù)字化傳輸處理。
背景技術(shù)：
隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，各類型嵌入式處理器和大規(guī)?？删幊唐骷囊?guī)模和處理速度得到了大幅度的提升?；诟咝阅艿挠布脚_，各種壓縮算法，特別是實時雷達(dá)視頻的數(shù)字化壓縮/解壓縮處理算法有了實現(xiàn)的條件。雷達(dá)視頻接口分為模擬量方式:具有回波視頻信號，單端或差分主觸發(fā)脈沖信號、單端或差分正北信號、單端或差分方位增量信號等信號量；或?qū)?shù)據(jù)與方位信息混合的組合編碼數(shù)字量RS422接口:具有回波視頻信號、差分主觸發(fā)脈沖信號、差分RD數(shù)據(jù)信號，差分TD數(shù)據(jù)信號等信號量，差分RD和TD數(shù)據(jù)包含了方位數(shù)據(jù)和雷達(dá)控制與狀態(tài)信息。艦載基于環(huán)掃、扇掃的二坐標(biāo)和三坐標(biāo)雷達(dá)的雷達(dá)視頻接口一般分為以下兩種傳輸方式:1、模擬量方式:具有回波視頻信號，單端或差分主觸發(fā)脈沖信號、單端或差分正北信號、單端或差分方位增量信號等信號量，信號中不含雷達(dá)控制與狀態(tài)信息，主要應(yīng)用于較為復(fù)雜的軍用雷達(dá)和導(dǎo)航雷達(dá)接口，如XX2雷達(dá)、XX4雷達(dá)視頻接口等；2、數(shù)據(jù)與方位信息混合組合編碼數(shù)字量RS422接口:具有回波視頻信號、差分主觸發(fā)脈沖信號、差分RD數(shù)據(jù)信號，差分TD數(shù)據(jù)信號等信號量，差分RD和TD數(shù)據(jù)包含了方位數(shù)據(jù)和雷達(dá)控制與狀態(tài)信息，主要應(yīng)用于新型軍用雷達(dá)和結(jié)構(gòu)緊湊的民用雷達(dá)接口，如引進的Sperry Marine公司VisionMaster雷達(dá)視頻通道接口等。模擬傳輸技術(shù)存在著一些先天的不足，如模擬系統(tǒng)調(diào)整起來較復(fù)雜、弱小信號的傳輸對電路和線路要求較高、模擬信號抗外界和機箱內(nèi)干擾能力弱等。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供具有多種雷達(dá)視頻接口并能自適應(yīng)選擇對應(yīng)接口的雷達(dá)視頻數(shù)字化處理裝置，該設(shè)備接收模擬量和組合編碼數(shù)字量等多種雷達(dá)視頻接口的雷達(dá)視頻信息，對雷達(dá)信號進行數(shù)字化和壓縮處理后，通過目前廣泛應(yīng)用的以太網(wǎng)方式傳輸。數(shù)字量接口能夠接收雷達(dá)天線的狀態(tài)信息并通過網(wǎng)絡(luò)上報給終端進行顯示；終端設(shè)備能夠通過本發(fā)明的數(shù)字量接口對雷達(dá)天線狀態(tài)進行調(diào)整。本實用新型一種多種接口自適應(yīng)的雷達(dá)視頻數(shù)字化處理裝置，包括:雷達(dá)視頻數(shù)字化處理設(shè)備機箱1、電源2、雙路雷達(dá)視頻數(shù)字化處理板RVDPB-C6-10 (3);其中雷達(dá)視頻數(shù)字化處理設(shè)備機箱I具備回波視頻信號，單端或差分主觸發(fā)脈沖信號、單端或差分正北信號、單端或差分方位增量信號等模擬信號量接口和回波視頻信號、差分主觸發(fā)脈沖信號、差分RD數(shù)據(jù)信號，差分TD數(shù)據(jù)信號組合編碼數(shù)字量RS422接口，上述接口信號接入雙路雷達(dá)視頻數(shù)字化處理板RVDPB-C6-10(3)，經(jīng)數(shù)字化處理后以UDP協(xié)議通過以太網(wǎng)接口向全網(wǎng)
用戶發(fā)布。所述雙路雷達(dá)視頻數(shù)字化處理板RVDro-C6-10 (3)，包括:雷達(dá)接口與數(shù)據(jù)處理模塊10、數(shù)據(jù)緩存與存儲器模塊11、時序控制模塊12、數(shù)字信號處理器DSP14、數(shù)據(jù)輸出模塊15。所述雷達(dá)接口與數(shù)據(jù)處理模塊10，包括:歸一化處理模塊22、歸一化處理模塊23、編碼預(yù)處理與增益調(diào)節(jié)控制模塊24和雷達(dá)狀態(tài)收發(fā)模塊25。所述時序控制模塊12，包括:高速串口通訊模塊26、雷達(dá)信號特征判斷模塊27、自適應(yīng)判斷選擇邏輯28、編碼預(yù)處理模塊31、DSP中斷控制與通信模塊29、恒虛警門限處理模塊45。所述數(shù)字信號處理器DSP14，包括:初始化模塊17、數(shù)據(jù)傳輸模塊18、主控模塊19、壓縮編碼模塊20、網(wǎng)絡(luò)控制模塊21。所述的雷達(dá)接口與數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)緩沖與存儲器模塊、時序控制模塊、數(shù)字信號處理器DSP、數(shù)據(jù)輸出模塊、以太網(wǎng)物理層接口、電源模塊等，分別簡述各模塊功能如下:I)雷達(dá)接口與數(shù)據(jù)處理模塊分別提供兩路兩種接口方式，并對其進行自適應(yīng)自動選擇，分別為包括單端和差分的方位增量、正北、主觸發(fā)脈沖、視頻回波等雷達(dá)信號的輸入與歸一化處理；與包括差分RD信號、差分TD信號、差分主觸發(fā)脈沖信號、視頻回波等雷達(dá)信號的輸入與預(yù)處理，并對輸入的雷達(dá)視頻進行增益調(diào)節(jié)控制，并將處理后的信號送入時序控制|吳塊；2)時序控制模塊采用FPGA對接收到的雷達(dá)信號數(shù)字量和模擬量進行自適應(yīng)選擇后重新編碼排序與預(yù)處理，在FPGA中主要完成對RD信號和TD信號的編碼接入工作，設(shè)計了非標(biāo)準(zhǔn)的高速76800波特率對應(yīng)串口接收與處理電路，從串口通訊報文中分離方位增量和正北信號；對天線方位信息和定時信號的分析處理和雷達(dá)視頻進行預(yù)處理；應(yīng)用恒虛警門限電路自動設(shè)置噪聲門限；在FPGA片內(nèi)存儲器中存儲一個雷達(dá)距離觸發(fā)周期的雷達(dá)數(shù)字視頻和方位等控制信息后，與DSP進行通信；3)數(shù)字信號處理器DSP作為系統(tǒng)核心主要完成壓縮算法的計算，對數(shù)據(jù)輸出模塊的硬件協(xié)議棧芯片進行控制和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目刂?，對輸入輸出緩沖區(qū)的管理與控制等；4)數(shù)據(jù)緩沖與存儲器模塊主要負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進行緩沖存儲與程序存儲記錄；5)數(shù)據(jù)輸出模塊的功能包括將壓縮后的雷達(dá)視頻通過UDP協(xié)議發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來自適應(yīng)調(diào)節(jié)發(fā)送的雷達(dá)視頻數(shù)據(jù)流；同時，網(wǎng)絡(luò)接入控制模塊還接受顯示控制中心或遠(yuǎn)程終端對雷達(dá)視頻服務(wù)器的控制信息，對本機的各種參數(shù)進行調(diào)整和功能控制。本實用新型一種多種接口自適應(yīng)的雷達(dá)視頻數(shù)字化處理裝置，具有如下功能:(I)通過接口電路接收具有回波視頻信號，單端/差分主觸發(fā)脈沖信號、單端/差分正北信號、單端/差分方位增量信號等信號量的雷達(dá)視頻信號，或具有回波視頻信號、差分主觸發(fā)脈沖信號、差分RD數(shù)據(jù)信號，差分TD數(shù)據(jù)信號等雷達(dá)視頻組合編碼信號量，差分RD和TD數(shù)據(jù)包含了方位數(shù)據(jù)和雷達(dá)控制與狀態(tài)信息的雷達(dá)視頻信息；(2)對多種接口的雷達(dá)視頻信息進行信號采樣與預(yù)處理；(3 )將處理雷達(dá)視頻數(shù)據(jù)送入FPGA內(nèi)，F(xiàn)PGA通過雷達(dá)信號特征判斷邏輯電路對收到的雷達(dá)視頻信息進行判斷并自適應(yīng)選擇正確的接口信息，歸一化處理后送入DSP中進行數(shù)字化處理；(4)在DSP中對收到的雷達(dá)視頻信息運用雷達(dá)視頻數(shù)據(jù)實時壓縮算法進行壓縮處理，并對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧芯片進行配置；(5)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧芯片將壓縮后的雷達(dá)視頻通過UDP協(xié)議發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來自適應(yīng)調(diào)節(jié)發(fā)送的雷達(dá)視頻數(shù)據(jù)流并接受顯示控制中心或遠(yuǎn)程終端對雷達(dá)視頻服務(wù)器的控制信息，對本機的各種參數(shù)進行調(diào)整和功能控制；(6)設(shè)備具有在線和離線測試功能，工作時設(shè)備可對相關(guān)參數(shù)進行監(jiān)控并實時報警，支持系統(tǒng)查詢狀態(tài)。離線時可利用便攜計算機對相關(guān)參數(shù)進行測試。根據(jù)信息熵編碼原理，信源中含有自然冗余度，這些冗余度既來自于信源本身的相關(guān)性，又來自于信源概率分布的不均勻性，只要找到去除相關(guān)性或改變概率分布不均勻性的手段和方法，也就找到了信息壓縮編碼的方法。為了獲取盡可能大的壓縮比，根據(jù)雷達(dá)視頻信號的相關(guān)特點，綜合運用有損壓縮算法和無失真編碼。雷達(dá)視頻的數(shù)據(jù)壓縮的可行性源于雷達(dá)信號的相關(guān)性，在雷達(dá)視頻回波中，無論是海面，空中和陸地視頻，除了脈沖視頻信號外，都存在著大量的連續(xù)值相同的情況和大量的等于或接近于零值的情況，針對這一特點，在對雷達(dá)視頻進行脈沖壓縮處理后，本發(fā)明采用游程編碼來實現(xiàn)較大的壓縮比。此外，在雷達(dá)視頻回波中，往往存在著較小幅度的雜波和噪聲，影響觀察和處理的效果，同時也為了進一步提高游程編碼的壓縮效率，本發(fā)明設(shè)置了恒虛警式的數(shù)字化噪聲門限，將小于該門限的視頻信號用零值來表示。門限的選擇恰當(dāng)與否對壓縮的效果好壞起著重要作用。為了增強系統(tǒng)的適應(yīng)能力，系統(tǒng)既可以由控制終端設(shè)定門限值，也可以根據(jù)先驗值，預(yù)先設(shè)定一個最低門限值和一個最高門限值。系統(tǒng)在壓縮率與圖像質(zhì)量之間根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化在此之間自動調(diào)整門限。在保證一定視頻質(zhì)量和實時性要求的前提下，本發(fā)明充分利用雷達(dá)脈沖回波信號的相關(guān)性。采用脈沖壓縮、空間冗余、視覺冗余和游程編碼等多種壓縮方法相結(jié)合的方法對雷達(dá)視頻資料進行壓縮，獲取盡可能大的壓縮比。本實用新型一種多種接口自適應(yīng)的雷達(dá)視頻數(shù)字化處理裝置的優(yōu)點是:具備對多種雷達(dá)視頻接口的自適應(yīng)選擇，并能對雷達(dá)視頻進行數(shù)字化壓縮處理后通過以太網(wǎng)絡(luò)向全網(wǎng)用戶發(fā)布視頻數(shù)據(jù)流。能夠滿足對多路多種接口的雷達(dá)視頻進行編/解碼處理、網(wǎng)絡(luò)傳輸、顯示及記錄的需求，滿足艦載使用對環(huán)境適應(yīng)性、電磁兼容性和高可靠性的要求，實現(xiàn)對模擬量和數(shù)字量等多種雷達(dá)視頻接口的自適應(yīng)性接入和對多路雷達(dá)視頻高質(zhì)量、高效率的數(shù)字化傳輸和分配，設(shè)備采用獨立壁掛式結(jié)構(gòu)和嵌入式模塊，可以應(yīng)用于各種軍民用領(lǐng)域，具有適應(yīng)范圍廣、技術(shù)實現(xiàn)簡單易行、可擴展性強，與操作系統(tǒng)無關(guān)等顯著優(yōu)點，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定可靠。同時在前端對雷達(dá)視頻信號進行數(shù)字化和壓縮處理，再通過目前廣泛應(yīng)用的以太網(wǎng)以數(shù)字信號的方式傳輸，克服了上述模擬傳輸技術(shù)的不足，更好地解決雷達(dá)視頻信號的接入、傳輸和記錄問題，具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低、體積小、應(yīng)用廣泛等特點。

圖1是雷達(dá)視頻數(shù)字化處理設(shè)備結(jié)構(gòu)外形圖；[0034]圖2是雷達(dá)視頻數(shù)字化處理設(shè)備應(yīng)用框圖；圖3是雷達(dá)視頻數(shù)字化處理設(shè)備模塊框圖；圖4是雙路雷達(dá)視頻數(shù)字化處理模塊(RVDPB-C6-10)框圖；圖5是雷達(dá)視頻數(shù)字化處理設(shè)備組成框圖；圖6是雷達(dá)接口與數(shù)據(jù)處理模塊信息流程框圖圖7是時序控制模塊信息流程框圖圖8是DSP軟件組成框圖；圖9是雷達(dá)視頻實時壓縮算法示意圖；圖10是基于硬件并行處理的多分層恒虛警雷達(dá)視頻預(yù)處理技術(shù)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖1，雷達(dá)視頻數(shù)字化處理裝置，采用2U機箱結(jié)構(gòu)，雷達(dá)視頻數(shù)字化處理裝置由下列模塊組成，如表I所示。雷達(dá)視頻數(shù)字化處理設(shè)備模塊框圖如圖3所示。表I雷達(dá)視頻數(shù)字化處理裝置組成
權(quán)利要求1.一種多種接口自適應(yīng)的雷達(dá)視頻數(shù)字化處理裝置，其特征在于:包括:雷達(dá)視頻數(shù)字化處理設(shè)備機箱(I)、電源(2)、雙路雷達(dá)視頻數(shù)字化處理板RVDPB-C6-10 (3)組成；其中雷達(dá)視頻數(shù)字化處理設(shè)備機箱(I)具備回波視頻信號，單端或差分主觸發(fā)脈沖信號、單端或差分正北信號、單端或差分方位增量信號等模擬信號量接口和回波視頻信號、差分主觸發(fā)脈沖信號、差分RD數(shù)據(jù)信號，差分TD數(shù)據(jù)信號等組合編碼數(shù)字量RS422接口，上述接口信號接入雙路雷達(dá)視頻數(shù)字化處理板RVDPB-C6-10(3)，經(jīng)數(shù)字化處理后以UDP協(xié)議通過以太網(wǎng)接口向全網(wǎng)用戶發(fā)布。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多種接口自適應(yīng)的雷達(dá)視頻數(shù)字化處理裝置，其特征在于:所述雙路雷達(dá)視頻數(shù)字化處理板RVDPB-C6-10 (3)，包括:雷達(dá)接口與數(shù)據(jù)處理模塊(10)、數(shù)據(jù)緩存與存儲器模塊(11)、時序控制模塊(12)、數(shù)字信號處理器DSP (14)、數(shù)據(jù)輸出模塊(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種多種接口自適應(yīng)的雷達(dá)視頻數(shù)字化處理裝置，其特征在于:所述雷達(dá)接口與數(shù)據(jù)處理模塊(10)，包括:歸一化處理模塊(22)、歸一化處理模塊(23)、編碼預(yù)處理與增益調(diào)節(jié)控制模塊(24)和雷達(dá)狀態(tài)收發(fā)模塊(25)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多種接口自適應(yīng)的雷達(dá)視頻數(shù)字化處理裝置，其特征在于:所述時序控制模塊(12)，包括:高速串口通訊模塊(26)、雷達(dá)信號特征判斷模塊(27)、自適應(yīng)判斷選擇邏輯(28)、編碼預(yù)處理模塊(31)、DSP中斷控制與通信模塊(29)、恒虛警門限處理模塊(45)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多種接口自適應(yīng)的雷達(dá)視頻數(shù)字化處理裝置，其特征在于:所述數(shù)字信號處理器DSP (14)，包括:初始化模塊(17)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(18)、主控模塊(19)、壓縮編碼模塊(20)、網(wǎng)絡(luò)控制模塊(21)。
專利摘要本實用新型公開了一種多種接口自適應(yīng)的雷達(dá)視頻數(shù)字化處理裝置，涉及雷達(dá)視頻圖像傳輸與顯示技術(shù)領(lǐng)域，該裝置包括雷達(dá)視頻數(shù)字化處理設(shè)備機箱、電源、雙路雷達(dá)視頻數(shù)字化處理板RVDPB-C6-10，并能執(zhí)行如下步驟(1)接收來自雷達(dá)多種接口的信號并自適應(yīng)選擇；(2)能夠?qū)w一化處理后的雷達(dá)視頻信息進行數(shù)字化處理和壓縮編碼；(3)可以同時處理最多2路雷達(dá)視頻，通過以太網(wǎng)以UDP協(xié)議組播的方式向全網(wǎng)用戶發(fā)布；(4)能夠接收雷達(dá)天線的狀態(tài)信息并通過網(wǎng)絡(luò)上報給終端進行顯示；終端設(shè)備能夠通過雷達(dá)視頻數(shù)字化處理設(shè)備的數(shù)字量接口對雷達(dá)天線狀態(tài)進行調(diào)整；(5)設(shè)備具有在線和離線測試功能。
文檔編號H04L25/02GK203014851SQ201220714348
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月22日
發(fā)明者宋俊強, 李宇良, 湯敬偉 申請人:中國船舶重工集團公司第七0九研究所