CN101303408B

CN101303408B - 扩展生成雷达ppi图像的方位扫描数据的方法及电路

Info

Publication number: CN101303408B
Application number: CN2008100665103A
Authority: CN
Inventors: 王立真; 付郁
Original assignee: EWARE INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: EWARE INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2028-04-03
Also published as: CN101303408A

Abstract

一种扩展生成雷达PPI图像的方位扫描数据的方法及电路，其中，该方法如下：以雷达发射的脉冲信号P_R为触发，产生同步控制信号，以交替方式控制将雷达发射脉冲P_Rm的回波数据E(θ_m，R_i)顺序保存至其中第一回波数存储器中地址为D(θ_m，R_i)的存储单元，而将第二回波数据存储器中的回波数据E(θ_m-1，R_i)写入地址D(θ_j，R_i)映像存储器，且于连续的下一个的脉冲信号P_Rm+1到达之前，重复读取第二回波数据存储器中的回波数据E(θ_m-1，R_i)并依次写入映像存储器中与θ_j相邻的下一方位的各距离单元D(θ_j+1，R_i)、D(θ_j+2，R_i)、...、D(θ_j+n，R_i)。本发明使雷达回波数据在方位上保持连续，改善了雷达PPI图像的显示，且可适用于具有各种天线扫描周期和探测周期的雷达。

Description

扩展生成雷达PPI图像的方位扫描数据的方法及电路

技术领域

本发明涉及种雷达PPI图像处理技术，尤其是涉及一种利用光栅扫描体制的显示器件实现雷达PPI图像显示时，其雷达PPI图像生成时方位扫描数据的扩展方法及电路。

背景技术

在随机扫描显示器中，雷达的平面位置显示(Plan Position Indicator，PPI)图像由于没有重复显示，在扫描线掠过之后便自动消失，只留下很短时间的余辉，因而观察回波较困难。而光栅扫描显示体制的雷达平面位置显示器是将雷达PPI图像的像素数据在映像存储器中形成PPI图像的映像，然后以光栅扫描的形式输出显示，并以每秒几十赫芝的频率重复显示，这样就可以在屏幕上看到稳定的雷达PPI图像，大大提高了观察效率。

当光栅显示器的分辨率确定后，光栅的网格对应的像素数也就随之确定，而其圆周上的光栅网格数应为水平分辨率或垂直分辨率的3.14倍(通常PPI画面的水平分辨率＝垂直分辨率)，对于1024×1014分辨率的显示器，其圆周上的网格数为：3.14×1024≈3215；考虑到极坐标转换成直角坐标时的配准偏差，还应乘上一个系数＝

这样，在雷达天线环扫一周的时间(又称为一个雷达天线周期)内，必须有

次以上的均匀扫描，才能使每个网格上的像素得到更新。

而当光栅显示器工作在2:1扩展状态时，扫描半径上的像素点扩展为1024个，则圆周上的网格近似为：3.14×1024×2.5＝6430；满足方位上连续的均匀扫描次数应为6430×

则在雷达天线环扫一周的时间内，应均匀地写入9093次扫描数据，才能保证所有像素均得到更新。

但是，由于雷达天线的转动与发射脉冲是不同步的，很难满足在一个雷达天线周期内正好有4547个或9093个探测周期，当一个天线周期内的探测周期数小于上述数值时，就有一部分像素因未被扫掠而不会被更新；即使满足了上面的条件，也会因为天线转动不均匀或不稳而漏掉某些单元，未被扫掠的单元中若有回波信息或杂波信息存在，就将较长时间地保留在屏幕上，形成干扰亮点。

因此，如何解决较少的雷达极坐标方位扫描回波数据与高分辨率网格固定的映像存储器之间的像素匹配，以避免通过映像存储器输出至光栅扫描显示器的雷达PPI图像出现不连续或者分裂现象，已成为当前急需解决的技术难题之一。

发明内容

本发明提出一种扩展生成雷达PPI图像的方位扫描数据的方法及电路，以解决利用光栅扫描体制的显示器件实现雷达PPI图像显示时，由于雷达探测周期数目相对较少而存在方位扫描回波数据不足，致使得雷达PPI图象在方位上不连续或者出现分裂的技术问题。

为解决本发明的技术问题，本发明公开一种扩展生成雷达PPI图像的方位扫描数据的方法，包括：

以雷达发射的脉冲信号P_R为触发，产生同步控制信号，以交替方式控制将雷达发射脉冲P_Rm的回波数据E(θ_m，R_i)顺序保存至其中第一回波数据存储器中地址为D(θ_m，R_i)的存储单元，而将第二回波数据存储器中的回波数据E(θ_m-1，R_i)写入映像存储器中与D(θ_j，R_i)的方位距离对应的一系列存储单元中；且于连续的下一个雷达发射脉冲信号P_Rm+1到达之前，重复读取第二回波数据存储器中地址为D(θ_j，R_i)的存储单元中保存的回波数据E(_m-1，R_i)并依次写入映像存储器中与θ_j相邻的下一待更新的方位上的各存储单元D(θ_j+1，R_i)、D(θ_j+2，R_i)、...、D(θ_j+n，R_i)。

较优的，所示同步控制信号是利用将脉冲信号P_R作为分频器的触发信号，由分频器在每个脉冲信号P_R下交替翻转的输出信号来控制两个回波数据存储器。

较优的，所述写入第一回波数据存储器或第二回波数据存储器的回波数据E(θ_m，R_i)的地址D(θ_m，R_i)，以及从第一回波数据存储器或第二回波数据存储器中读出回波数据E(θ_m-1，R_i)的地址D(θ_j，R_i)，均是通过地址选择器为第一回波数据存储器和第二回波数据存储器进行选址并选择输入数据。

另外，本发明公开一种扩展生成雷达PPI图像的方位扫描数据的电路，包括：

分频器，用于以每个雷达天线方位下雷达发射的脉冲信号P_R为触发，产生同步控制信号；

以交替方式工作的第一、第二回波数据存储器，用于根据同步控制信号的控制，当将雷达发射脉冲P_Rm的回波数据E(θ_m，R_i)顺序保存至第一回波数据存储器中地址为D(θ_m，R_i)的存储单元时，而以D(θ_j，R_i)为地址读取第二回波数据存储器中地址为D(θ_j，R_i)的存储单元中保存的回波数据E(θ_m-1，R_i)；

回波数据输出选择器，用于根据同步控制信号的控制，选择读取第一回波数据存储器或第二回波数据存储器中的回波数据E(θ_m-1，R_i)并输出至映像存储器中坐标地址为D(θ_j，R_i)的一系列存储器单元，且于连续的下一个雷达发射脉冲信号P_Rm+1到达之前，控制重复读取第一回波数据存储器或第二回波数据存储器中的回波数据E(θ_m-1，R_i)并输出至映像存储器中D(θ_j，R_i)相邻的下一待更新的方位上的存储单元D(θ_j+1，R_i)、D(θ_j+2，R_i)、...、D(θ_j+n，R_i)。

较优的，本发明的扩展生成雷达PPI图像的方位扫描数据的电路还包括：分别与第一、第二回波数据存储器连接的第一、第二地址选择器，分别用于为第一、第二回波数据存储器进行选址和选择输入数据。

较优的，本发明的扩展生成雷达PPI图像的方位扫描数据的电路还包括：用于将极坐标地址转换成直角坐标地址的坐标转换电路，其连接映像存储器。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明是通过将已有的方位扫描回波数据在方位上进行扩展，很好地解决了较少的雷达极坐标方位扫描回波数据与高分辨率网格固定的映象存储器象素匹配的问题，避免了通过映像存储器输出至光栅扫描显示器的雷达PPI图像出现不连续或者分裂现象，使得雷达回波在方位上保持连续，改善了雷达PPI图像的显示。另外，本发明对于各种天线扫描周期和探测周期的雷达均可适用。

附图说明

图1是坐标转换原理示意图；

图2是本发明一个较佳实施例的示意图。

具体实施方式

为便于理解，先简单对雷达PPI图像生成技术作简单介绍：

目前用光栅扫描体制的显示器件，如CRT显示器、LCD显示器和PDP显示器，其在实现雷达PPI图像显示时，都要先把雷达发射脉冲的回波数据按照其所在的方位和距离坐标，定位在一个映像存储器的一系列存储单元中；适用于光栅扫描体制的映像存储器，其存储单元是以直角坐标系X-Y来寻址的，每个存储单元对应显示屏幕上的一个像素。

如图1所示，以距离坐标R_i和方位坐标θ_j表示雷达目标位置，而光栅显示器采用屏幕显示的直角坐标系X-Y，若以直角坐标系X-Y表示目标位置，则极坐标转换成直角坐标的基本关系如下：

X_i＝X_c+R_i·Cosθ_j；

Y_i＝Y_c+R_i·Sinθ_j。

式中i为距离单元号，i_max通常为1023，即表示以雷达的最大作用距离R为半径，将距离分为1024个单元；故R_i表示当前的探测位置与雷达的距离；j为方位量化单元号，j_max通常为4096，即表示当雷达天线以360°旋转时，将360°分为4096个单元，故方位θ_j表示雷达天线探测当前位置时的方位角度。

若(X_c，Y_c)为直角坐标系X-Y的坐标原点时，雷达回波数据中的第i个距离单元的图像，在PPI映像存储器中的定位，可用下式计算：

X_i＝R_i·Cosθ_j；

Y_i＝R_i·Sinθ_j；

其中，i＝0，1，2，...，max(max通常取值为1023)；j＝0，1，2，...，max(max通常取值为4095)。

雷达天线位于方位θ_m发射脉冲(或扫描脉冲)信号P_Rm，接收方位θ_m时探测位置与雷达天线距离分别为R₀、R₁、...、R_max的各个探测位置的回波数据E(θ_m，R_i)(其中，i为0、1、...、max)，这里称其为完成方位θ_m下的一次距离扫描，在每一次距离扫描过程中，将回波数据E(θ_m，R_i)顺序保存至回波数据存储器；然后，将回波数据E(θ_m，R_i)的极坐标转成与θ_m、R_i对应的一系列X、Y坐标地址数据X_(j，i)-y_(j，i)；光栅扫描体制的映像存储器以直角坐标系X-Y来寻址的，其存储地址为X_(j，i)-y_(j，i)的存储单元中的存储内容即对应回波数据E(θ_m，R_i)，且每个存储单元中的存储内容对应显示屏幕上的一个像素的显示内容。

请参考图2所示，本发明用于扩展生成雷达PPI图像的方位扫描数据的电路主要包括：以雷达发射脉冲信号P_Rm时作为同步控制信号的分频器10、第一、第二地址选择器21和22、第一、第二回波数据存储器31和32以及回波数据输出选择器40。

其中，第一、第二回波数据存储器31和32根据雷达发射脉冲信号P_R控制相互交替工作：在雷达发射脉冲信号P_Rm时，假设分频器10的其中一输出端有效时，第一地址选择器21选择与脉冲信号P_R同步的地址D(θ_m，R_i)，该地址D(θ_m，R_i)即为发射脉冲在探测位置R_i时的回波数据E(θ_m，R_i)的极坐标，并将发射脉冲P_Rm在距离扫描过程中所有的回波数据E(θ_m，R_i)顺序保存至第一回波数据存储器31中地址为D(θ_m，R_i)的存储单元中；而第二地址选择器22则选择映像存储器50中当前更新像素对应的极坐标地址D(θ_j，R_i)，由回波数据选择器40从第二回波数据存储器32中地址为D(θ_j，R_i)的存储单元中读取保存的回波数据E(θ_m-1，R_i)，并将回波数据E(θ_m-1，R_i)写入映像存储器50中坐标地址为D(θ_j，R_i)的一系列存储单元中。

当雷达发出发射脉冲信号P_Rm+1，此时，分频器10发生翻转，控制将发射脉冲P_Rm+1回波数据E(θ_m+1，R_i)写入第二回波数据存储器32中地址为D(θ_m，R_i)的存储单元中；而第一地址选择器21则选择映像存储器50中当前更新像素对应的地址D(θ_j，R_i)，由回波数据选择器40从第一回波数据存储器31中读取保存的回波数据E(θ_m，R_i)，并将回波数据E(θ_m，R_i)写入映像存储器50中地址对应极坐标地址D(θ_j+n，R_i)的存储单元中。

其中，i依次取值为0，1，2，...，max(max通常取值为1023)；j依次取值为0，1，2，...，max(max通常取值为4095，n为展宽比，比如，n ≈8192/m)。

由于映像存储器50以固定的周期和速率通过回波数据输出选择器40从第一回波数据存储器31或第二回波数据存储器32中读取回波数据E(θ_m-1，R_i)，通常要比回波数据输入操作快，且与P_R不同步。即映像存储器50将雷达发射脉冲P_Rm的一次距离扫描的回波数据从第一回波数据存储器31或第二回波数据存储器32中读取完毕之后，下一个发射脉冲信号P_Rm+1仍未到来，则映像存储器50通过回波数据输出选择器40从第一回波数据存储器31或第二回波数据存储器32重复读取回波数据E(θ_m-1，R_i)，继续下一个方位的PPI映象存储器更新从而实现扫描数据展宽。

因此，本发明是考虑到光栅扫描体制的显示器以固定速率进行像素更新，在雷达天线环扫周期内，无论雷达扫描多少次，当某个雷达天线方位上没有收到一次扫描的回波数据时，就重复读取上次收到的该雷达天线方位上的回波数据来更新雷达PPI图像对应的像素。若显示器总是按8192条扫描线进行更新，则本发明相当于将扫描展数据次数扩展成了8192次。故本发明相当于在一个雷达天线环扫周期内将方位扫描数据扩展成了与栅扫描体制的显示器更新像素所需求的次数。

Claims

1.一种扩展生成雷达PPI图像的方位扫描数据的方法，其特征在于，包括：

以雷达发射的脉冲信号P_R为触发，产生同步控制信号，以交替方式控制将雷达发射脉冲P_Rm的回波数据E(θ_m，R_i)顺序保存至其中第一回波数据存储器中地址为D(θ_m，R_i)的存储单元，而将第二回波数据存储器中的回波数据E(θ_m-1，R_i)写入映像存储器中与D(θ_j，R_i)极坐标对应的一系列存储单元，且于下一个雷达发射脉冲信号P_Rm+1到达之前，重复读取第二回波数据存储器中地址为D(θ_j，R_i)的存储单元中保存的回波数据E(θ_m-1，R_i)，并依次写入映像存储器中与坐标地址D(θ_j，R_i)对应存储单元相邻的下一待更新方位上坐标地址D(θ_j+1，R_i)、D(θ_j+2，R_i)、...、D(θ_j+n，R_i)对应的一系列存储单元；

其中，D(θ_m，R_i)为雷达发射探测脉冲回波的实时的极坐标；m为天线环扫一周内雷达发射脉冲的序号；D(θ_j，R_i)为PPI图像生成系统按固定速率更新PPI映像存储器的坐标；

其中下标符号i为距离单元号、下标符号j为方位量化单元号、下标符号n为展宽比。

2.根据权利要求1所述的扩展生成雷达PPI图像的方位扫描数据的方法，其特征在于，所述同步控制信号是利用将脉冲信号P_R作为分频器的触发信号，由分频器在每个脉冲信号P_R下交替翻转的输出信号来控制两个回波数据存储器。

3.根据权利要求1所述的扩展生成雷达PPI图像的方位扫描数据的方法，其特征在于，所述写入第一回波数据存储器或第二回波数据存储器的回波数据E(θ_m，R_i)的地址D(θ_m，R_i)，以及从第一回波数据存储器或第二回波数据存储器中读出回波数据E(θ_m-1，R_i)的地址D(θ_j，R_i)，均是通过地址数据选择器为第一回波数据存储器或第二回波数据存储器进行选址。

4.一种扩展生成雷达PPI图像的方位扫描数据的电路，其特征在于，包括：

以交替方式工作的第一、第二回波数据存储器，用于根据同步控制信号的控制，当将雷达发射脉冲P_Rm的回波数据E(θ_m，R_i)顺序保存至第一回波数据存储器中地址为D(θ_m，R_i)的存储单元时，而读取第二回波数据存储器中地址为D(θ_j，R_i)的存储单元中保存的回波数据E(θ_m-1，R_i)；

回波数据输出选择器，用于根据同步控制信号的控制，选择读取第一回波数据存储器或第二回波数据存储器中的回波数据E(θ_m-1，R_i)并输出至映像存储器中坐标地址为D(θ_j，R_i)的一系列存储器单元，且于连续的下一个雷达发射脉冲信号P_Rm+1到达之前，控制重复读取第一回波数据存储器或第二回波数据存储器中的回波数据E(θ_m-1，R_i)，并输出至映像存储器中与坐标地址D(θ_j，R_i)对应存储单元相邻的下一待更新方位上且坐标地址为D(θ_j+1，R_i)、D(θ_j+2，R_i)、...、D(θ_j+n，R_i)的一系列存储单元；

5.根据权利要求4所述的扩展生成雷达PPI图像的方位扫描数据的电路，其特征在于，还包括：

分别与第一、第二回波数据存储器连接的第一、第二地址选择器，分别用于对第一、第二回波数据存储器进行选址。

6.根据权利要求4所述的扩展生成雷达PPI图像的方位扫描数据的电路，其特征在于，还包括：

用于将极坐标地址转换成直角坐标地址的坐标转换电路，其连接映像存储器。