專利名稱：擴展生成雷達ppi圖像的方位掃描數(shù)據(jù)的方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及種雷達PPI圖像處理技術(shù)，尤其是涉及一種利用光柵掃描體制的顯示器件 實現(xiàn)雷達PPI圖像顯示時，其雷達PPI圖像生成時方位掃描數(shù)據(jù)的擴展方法及電路。
背景技術(shù)：
在隨機掃描顯示器中，雷達的平面位置顯示(Plan Position Indicator, PPI)圖像由于沒 有重復(fù)顯示，在掃描線掠過之后便自動消失，只留下很短時間的余輝，因而觀察回波較困 難。而光柵掃描顯示體制的雷達平面位置顯示器是將雷達PPI圖像的像素數(shù)據(jù)在映像存儲器 中形成PPI圖像的映像，然后以光柵掃描的形式輸出顯示，并以每秒幾十赫芝的頻率重復(fù)顯 示，這樣就可以在屏幕上看到穩(wěn)定的雷達PPI圖像，大大提高了觀察效率。
當(dāng)光柵顯示器的分辨率確定后，光柵的網(wǎng)格對應(yīng)的像素數(shù)也就隨之確定，而其圓周上 的光柵網(wǎng)格數(shù)應(yīng)為水平分辨率或垂直分辨率的3.14倍(通常PPI畫面的水平分辨率=垂直分 辨率)，對于1024 x 1014分辨率的顯示器，其圓周上的網(wǎng)格數(shù)為3.14 x 1024 3215;考慮 到極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)時的配準(zhǔn)偏差，還應(yīng)乘上一個系數(shù)=7^,這樣，在雷達天線環(huán)掃 一周的時間(又稱為一個雷達天線周期)內(nèi)，必須有3215 x =4547次以上的均勻掃描， 才能使每個網(wǎng)格上的像素得到更新。
而當(dāng)光柵顯示器工作在2: 1擴展?fàn)顟B(tài)時，掃描半徑上的像素點擴展為1024個，則圓 周上的網(wǎng)格近似為3.14x 1024x2.5=6430;滿足方位上連續(xù)的均勻掃描次數(shù)應(yīng)為6430 x V5=9093;則在雷達天線環(huán)掃一周的時間內(nèi)，應(yīng)均勻地寫入9093次掃描數(shù)據(jù)，才能保證所 有像素均得到更新。
但是，由于雷達天線的轉(zhuǎn)動與發(fā)射脈沖是不同步的，很難滿足在一個雷達天線周期內(nèi) 正好有4547個或9093個探測周期，當(dāng)一個天線周期內(nèi)的探測周期數(shù)小于上述數(shù)值時，就 有一部分像素因未被掃掠而不會被更新；即使?jié)M足了上面的條件，也會因為天線轉(zhuǎn)動不均 勻或不穩(wěn)而漏掉某些單元，未被掃掠的單元中若有回波信息或雜波信息存在，就將較長時 間地保留在屏幕上，形成干擾亮點。
因此，如何解決較少的雷達極坐標(biāo)方位掃描回波數(shù)據(jù)與高分辨率網(wǎng)格固定的映像存儲 器之間的像素匹配，以避免通過映像存儲器輸出至光柵掃描顯示器的雷達PPI圖像出現(xiàn)不連 續(xù)或者分裂現(xiàn)象，已成為當(dāng)前急需解決的技術(shù)難題之一。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種擴展生成雷達PPI圖像的方位掃描數(shù)據(jù)的方法及電路，以解決利用光柵 掃描體制的顯示器件實現(xiàn)雷達PPI圖像顯示時，由于雷達探測周期數(shù)目相對較少而存在方位掃描回波數(shù)據(jù)不足，致使得雷達PPI圖象在方位上不連續(xù)或者出現(xiàn)分裂的技術(shù)問題。
為解決本發(fā)明的技術(shù)問題,本發(fā)明公開一種擴展生成雷達PPI圖像的方位掃描數(shù)據(jù)的方 法，包括
以雷達發(fā)射的脈沖信號PR為觸發(fā)，產(chǎn)生同步控制信號，以交替方式控制將雷達發(fā)射脈
沖PRm的回波數(shù)據(jù)E(9m，Ri)順序保存至其中第一回波數(shù)據(jù)存儲器中地址為D(9m，Ri)的存儲單
元，而將第二回波數(shù)據(jù)存儲器中的回波數(shù)據(jù)E(6m小Ri)寫入映^^儲器中與D(6i，Rj)的方位
距離對應(yīng)的一 系列存儲單元中;且于連續(xù)的下一個雷達發(fā)射脈沖信號PRm+i到達之前，重復(fù)讀 取第二回波數(shù)據(jù)存儲器中的回波數(shù)據(jù)E(m小Ri)并依次寫入映^^儲器中與0j相鄰的下一待
更新的方位上的各距離單元D(ejw,Ri)、 D(ej+2，R0.....D(ej+n，Ri)。
較優(yōu)的，所示同步控制信號是利用將脈沖信號pr作為分頻器的觸發(fā)信號，由分頻器在
每個脈沖信號PR下交替翻轉(zhuǎn)的輸出信號來控制兩個回波數(shù)據(jù)存儲器。
較優(yōu)的，所述寫入第 一回波數(shù)據(jù)存儲器或第二回波數(shù)據(jù)存儲器的回波數(shù)據(jù)E(6m,Ri)的地 址D(6m，Ri),以及從第一回波數(shù)據(jù)存儲器或第二回波數(shù)據(jù)存儲器中讀出回波數(shù)據(jù)E(em小Ri) 的地址D(9j，Ri),均是通過地址選擇器為第一回波數(shù)據(jù)存儲器和第二回波數(shù)據(jù)存儲器進行選 址并選擇輸入數(shù)據(jù)。
另外，本發(fā)明公開一種擴展生成雷達PPI圖像的方位掃描數(shù)據(jù)的電路，包括
分頻器，用于以每個雷達天線方位下雷達發(fā)射的脈沖信號PR為觸發(fā)，產(chǎn)生同步控制信
號；
以交替方式工作的第一、第二回波數(shù)據(jù)存儲器，用于根據(jù)同步控制信號的控制，當(dāng)將
雷達發(fā)射脈沖Pr 的回波數(shù)據(jù)E(0m，Ri)順序保存至第 一回波數(shù)據(jù)存儲器中地址為D(6m,Ri)的 存儲單元時，而以D(9j，Ri)為地址讀取第二回波數(shù)據(jù)存儲器中的回波數(shù)據(jù)E(em小Rj);
回波數(shù)據(jù)輸出選擇器，用于根據(jù)同步控制信號的控制，選擇讀取第一回波數(shù)據(jù)存儲器 或第二回波數(shù)據(jù)存儲器中的回波數(shù)據(jù)E(6m-!,Ri)并輸出至映像存儲器中坐標(biāo)地址為D(6j，Ri)的
一系列存儲器單元，且于連續(xù)的下一個雷達發(fā)射脈沖信號PRm+l到達之前，控制重復(fù)讀取第 一回波數(shù)據(jù)存儲器或第二回波數(shù)據(jù)存儲器中的回波數(shù)據(jù)E(6m小Ri)并輸出至映像存儲器中
D(ej,Ri)相鄰的下一待更新的方位上的距離單元D(9j+i,Ri)、 D(9j+2，Ri).....D(0j+n,Ri).
較優(yōu)的，本發(fā)明的擴展生成雷達PPI圖像的方位掃描數(shù)據(jù)的電路還包括分別與第一、 第二回波數(shù)據(jù)存儲器連接的第一、第二地址選擇器，分別用于為第一、第二回波數(shù)據(jù)存儲 器進行選址和選擇輸入數(shù)據(jù)。
較優(yōu)的，本發(fā)明的擴展生成雷達PPI圖像的方位掃描數(shù)據(jù)的電路還包括用于將極坐標(biāo) 地址轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)地址的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路，其連接映像存儲器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
本發(fā)明是通過將己有的方位掃描回波數(shù)據(jù)在方位上進行擴展，很好地解決了較少的雷 達極坐標(biāo)方位掃描回波數(shù)據(jù)與高分辨卑網(wǎng)格固定的映象存儲器象素匹配的問題，避免了通 過映像存儲器輸出至光柵掃描顯示器的雷達PPI圖像出現(xiàn)不連續(xù)或者分裂現(xiàn)象,使得雷達回波在方位上保持連續(xù)，改善了雷達PPI閨像的顯示。另夕卜，本發(fā)明對于各種天線掃描周期和
探測周期的雷達均可適用。
圖l是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原理示意圖； 圖2是本發(fā)明一個較佳實施例的示意圖。
具體實施例方式
為便于理解，先簡單對雷達PPI圖像生成技術(shù)作簡單介紹
目前用光柵掃描體制的顯示器件，如CRT顯示器、LCD顯示器和PDP顯示器，其在 實現(xiàn)雷達PPI圖像顯示時，都要先把雷達發(fā)射脈沖的回波數(shù)據(jù)按照其所在的方位和距離坐 標(biāo)，定位在一個映像存儲器的一系列存儲單元中；適用于光柵掃描體制的映像存儲器，其 存儲單元是以直角坐標(biāo)系X-Y來尋址的，每個存儲單元對應(yīng)顯示屏幕上的一個像素。
如圖1所示，以距離坐標(biāo)Ri和方位坐標(biāo)9j表示雷達目標(biāo)位置，而光柵顯示器采用屏幕 顯示的直角坐標(biāo)系X-Y,若以直角坐標(biāo)系X-Y表示目標(biāo)位置，則極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)的 基本關(guān)系如下
X產(chǎn)Xc+Ri.Cos0j; Y尸Yc+Ri.Sin9j。
式中i為距離單元號，imax通常為1023，即表示以雷達的最大作用距離R為半徑，將距 離分為1024個單元；故Ri表示當(dāng)前的探測位置與雷達的距離；j為方位量化單元號，jmax 通常為4096,即表示當(dāng)雷達天線以360。旋轉(zhuǎn)時，將360°分為4096個單元，故方位6j表示 雷達天線探測當(dāng)前位置時的方位角度。
若(Xc， Yc)為直角坐標(biāo)系X-Y的坐標(biāo)原點時，雷達回波數(shù)據(jù)中的第i個距離單元的 圖像，在PPI映像存儲器中的定位，可用下式計算
X產(chǎn)RrCos6j; Y產(chǎn)Ri.Sin6j;
其中，i=0， 1， 2，…，max(max通常取值為1023); j=0， 1, 2,…，max(max通常取值 為4095)。
雷達天線位于方位9m發(fā)射脈沖(或掃描脈沖)信號P^，接收方位em時探測位置與雷達 天線距離分別為Ro、 Rl.....Rmax的各個探測位置的回波數(shù)據(jù)E(em，Ri)(其中，i為0、 1.....
max),這里稱其為完成方位em下的一次距離掃描，在每一次距離掃描過程中，將回波數(shù)據(jù) E(6m,R0順序保存至回波數(shù)據(jù)存儲器；然后，將回波數(shù)據(jù)E(9m，Ri)的極坐標(biāo)轉(zhuǎn)成與em、 Ri對應(yīng) 的一系列X、 Y坐標(biāo)地址數(shù)據(jù)X(j,i)-y(j,i);光柵掃描體制的映像存儲器以直角坐標(biāo)系X-Y來尋址 的，其存儲地址為X(j，i)-y(j，o的存儲單元中的存儲內(nèi)容即對應(yīng)回波數(shù)據(jù)E(em，Ri),且每個存儲單 元中的存儲內(nèi)容對應(yīng)顯示屏幕上的一個像素的顯示內(nèi)容。請參考圖2所示，本發(fā)明用于擴展生成雷達PPI圖像的方位掃描數(shù)據(jù)的電路主要包括 以雷達發(fā)射脈沖信號PRm時作為同步控制信號的分頻器lO、第一、第二地址選擇器21和22、 第 一、第二回波數(shù)據(jù)緩沖器31和32以及回波數(shù)據(jù)輸出選擇器40。
其中，第一、第二回波數(shù)據(jù)緩沖器21和22根據(jù)雷達發(fā)射脈沖信號PR控制相互交替工作 在雷達發(fā)射脈沖信號PRm時，假設(shè)分頻器10的其中一輸出端有效時，第一地址選擇器21選擇 與脈沖信號Pr同步的地址D(9m,Ri)，該地址D(0m，RO即為發(fā)射脈沖在探測位置Ri時的回波數(shù)據(jù)
E(9m,Ri)的極坐標(biāo)，并將發(fā)射脈沖PRm在距離掃描過程中所有的回波數(shù)據(jù)E(0m,Ri)順序保存至
第一回波數(shù)據(jù)緩沖器31中地址為D(0m,Ri)的存儲單元中；而第二地址選擇器22則選擇映像存 儲器50中當(dāng)前更新像素對應(yīng)的的極坐標(biāo)地址D(ej,Ri)，由回波數(shù)據(jù)選擇器40從第二回波數(shù)據(jù) 緩沖器32中地址為D(ej，Ri)的存儲單元中讀取保存的回波數(shù)據(jù)E(em小Ri),并將回波數(shù)據(jù) E(9m小Ri)寫入映像存儲器50中坐標(biāo)地址為D(6j,Ri)的一系列存儲單元中。
當(dāng)雷達發(fā)出發(fā)射脈沖信號PRmW,此時，分頻器10發(fā)生翻轉(zhuǎn)，控制將發(fā)射脈沖PRnm回波
數(shù)據(jù)E(em+!，Ri)寫入第二回波數(shù)據(jù)緩沖器32中地址為D(em,Ri)的存儲單元中；而第一地址選擇 器21則選擇映像存儲器50中當(dāng)前更新像素對應(yīng)的地址D(ej,Ri),由回波數(shù)據(jù)選擇器40從第一 回波數(shù)據(jù)緩沖器321中讀取保存的回波數(shù)據(jù)E(0m,Ri)，并將回波數(shù)據(jù)E(0m，RO寫入映像存儲器 50中地址對應(yīng)極坐標(biāo)地址D(6j+n，Ri)的存儲單元中。
其中，i依次取值為0， 1, 2,…，max(max通常取值為1023 ); j依次取值為O, 1, 2,…， max (max通常取值為4095, n為展寬比，比如，n 8192/m)。
由于映像存儲器50以固定的周期和速率通過回波數(shù)據(jù)輸出選擇器40從第一回波數(shù)據(jù) 緩沖器31或第二回波數(shù)據(jù)緩沖器32中讀取回波數(shù)據(jù)E(6m小Ri),通常要比回波數(shù)據(jù)輸入操 作快，且與PR不同步。即映像存儲器50將雷達發(fā)射脈沖Pr 的 一次距離掃描的回波數(shù)據(jù)從 第一回波數(shù)據(jù)緩沖器31或第二回波數(shù)據(jù)緩沖器32中讀取完畢之后，下一個發(fā)射脈沖信號 PRm+l仍未到來，則映像存儲器50通過回波數(shù)據(jù)輸出選擇器40從第一回波數(shù)據(jù)緩沖器31 或第二回波數(shù)據(jù)緩沖器32重復(fù)讀取回波數(shù)據(jù)E(6m小Ri),繼續(xù)下一個方位的PPI映象存儲器 更新從而實現(xiàn)掃描數(shù)據(jù)展寬。
因此，本發(fā)明是考慮到光柵掃描體制的顯示器以固定速率進行像素更新，在雷達天線 環(huán)掃周期內(nèi)，無論雷達掃描多少次，當(dāng)某個雷達天線方位上沒有收到一次掃描的回波數(shù)據(jù) 時，就重復(fù)讀取上次收到的該雷達天線方位上的回波數(shù)據(jù)來更新雷達PPI圖像對應(yīng)的像素。 若顯示器總是按8192條掃描線進行更新，則本發(fā)明相當(dāng)于將掃描展數(shù)據(jù)次數(shù)擴展成了 8192 次。故本發(fā)明相當(dāng)于在一個雷達天線環(huán)掃周期內(nèi)將方位掃描數(shù)據(jù)擴展成了與柵掃描體制的 顯示器更新像素所需求的次數(shù)。
權(quán)利要求
1、一種擴展生成雷達PPI圖像的方位掃描數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，包括以雷達發(fā)射的脈沖信號PR為觸發(fā)，產(chǎn)生同步控制信號，以交替方式控制將雷達發(fā)射脈沖PRm的回波數(shù)據(jù)E(θm，Ri)順序保存至其中第一回波數(shù)據(jù)存儲器中地址D(θm，Ri)的存儲單元，而將第二回波數(shù)據(jù)存儲器中的回波數(shù)據(jù)E(θm-1，Ri)寫入映像存儲器中與D(θj，Ri)極坐標(biāo)對應(yīng)的一系列距離單元，且于下一個雷達發(fā)射脈沖信號PRm+1到達之前，重復(fù)讀取第二回波數(shù)據(jù)存儲器中地址的回波數(shù)據(jù)E(θm-1，Ri)并依次寫入映像存儲器中與θj相鄰的下一方位上待更新的各距離單元D(θj+1，Ri)、D(θj+2，Ri)、...、D(θj+n，Ri)；其中，D(θm，Ri)為雷達發(fā)射探測脈沖回波的實時的極坐標(biāo)；m為天線環(huán)掃一周內(nèi)雷達發(fā)射脈沖的序號；D(θj，Ri)為PPI圖像生成系統(tǒng)按固定速率更新PPI映象存儲器的坐標(biāo)，且D(θm，Ri)與D(θj，Ri)的約束條件為θm-1＜θj＜θm+1。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴展生成雷達PPI圖像的方位掃描數(shù)據(jù)的方法，其特征在于， 所示同步控制信號是利用將脈沖信號PR作為分頻器的觸發(fā)信號，由分頻器在每個脈沖信號 PR下交替翻轉(zhuǎn)的輸出信號來控制兩個回波數(shù)據(jù)存儲器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴展生成雷達PPI圖像的方位掃描數(shù)據(jù)的方法，其特征在于， 所述寫入第 一回波數(shù)據(jù)存儲器或第二回波數(shù)據(jù)存儲器的回波數(shù)據(jù)E(em,Ri)的地址 D(em,Ri),以及從M—回波數(shù)據(jù)存儲器或第二回波數(shù)據(jù)存儲器中讀出回波數(shù)據(jù)E(6m小Ri) 的地址D(9j,Ri),均是通過地址數(shù)據(jù)選擇器為第一回波數(shù)據(jù)存儲器或第二回波數(shù)據(jù)存儲器進 行選址。
4、 一種擴展生成雷達PPI圖像的方位掃描數(shù)據(jù)的電路，其特征在于，包括 分頻器，用于以每個雷達天線方位下雷達發(fā)射的脈沖信號PR為觸發(fā)，產(chǎn)生同步控制信號；以交替方式工作的第一、第二回波數(shù)據(jù)存儲器，用于才艮據(jù)同步控制信號的控制，當(dāng)將雷達發(fā)射脈沖PRm時的回波數(shù)據(jù)E(0m,Ri)順序保存至第一回波數(shù)據(jù)存儲器中地址為D(9m，Ri)的存儲單元時，而讀取第二回波數(shù)據(jù)存儲器中的回波數(shù)據(jù)E(6m+Ri);回波數(shù)據(jù)輸出選擇器，用于根據(jù)同步控制信號的控制，選擇讀取第一回波數(shù)據(jù)存儲器 或第二回波數(shù)據(jù)存儲器中的回波數(shù)據(jù)E(6m小Ri)并輸出至映像存儲器中坐標(biāo)地址為D(6j，Ri)的一系列存儲器單元，且于連續(xù)的下一個雷達發(fā)射脈沖信號PRmW到達之前，控制重復(fù)讀 取第 一回波數(shù)據(jù)存儲器或第二回波數(shù)據(jù)存儲器中的回波數(shù)據(jù)E(6m-!,Ri)并輸出至映像存儲器中D(ej，Ri)相鄰的下一待更新的方位上的距離單元D(6jw,R0、 D(6j+2,Ri).....D(ej+n,Ri)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的擴展生成雷達PPI圖像的方位掃描數(shù)據(jù)的電路，其特征在于， 還包括分別與第一、第二回波數(shù)據(jù)存儲器連接的第一、第二地址選擇器，分別用于對第一、 第二回波數(shù)據(jù)存儲器進行選址。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的擴展生成雷達PPI圖像的方位掃描數(shù)據(jù)的電路，其特征在于, 還包括用于將極坐標(biāo)地址轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)地址的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路，其連接映像存儲器
全文摘要
一種擴展生成雷達PPI圖像的方位掃描數(shù)據(jù)的方法及電路，其中，該方法如下以雷達發(fā)射的脈沖信號P<sub>R</sub>為觸發(fā)，產(chǎn)生同步控制信號，以交替方式控制將雷達發(fā)射脈沖P<sub>Rm</sub>的回波數(shù)據(jù)E(θ<sub>m</sub>，R<sub>i</sub>)順序保存至其中第一回波數(shù)存儲器中地址為D(θ<sub>m</sub>，R<sub>i</sub>)的存儲單元，而將第二回波數(shù)據(jù)存儲器中的回波數(shù)據(jù)E(θ<sub>m-1</sub>，R<sub>i</sub>)寫入地址D(θ<sub>j</sub>，R<sub>i</sub>)映像存儲器，且于連續(xù)的下一個的脈沖信號P<sub>Rm+1</sub>到達之前，重復(fù)讀取第二回波數(shù)據(jù)存儲器中的回波數(shù)據(jù)E(θ<sub>m-1</sub>，R<sub>i</sub>)并依次寫入映像存儲器中與θ<sub>j</sub>相鄰的下一方位的各距離單元D(θ<sub>j+1</sub>，R<sub>i</sub>)、D(θ<sub>j+2</sub>，R<sub>i</sub>)、...、D(θ<sub>j+n</sub>，R<sub>i</sub>)。本發(fā)明使雷達回波數(shù)據(jù)在方位上保持連續(xù)，改善了雷達PPI圖像的顯示，且可適用于具有各種天線掃描周期和探測周期的雷達。
文檔編號G01S13/00GK101303408SQ200810066510
公開日2008年11月12日 申請日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日
發(fā)明者郁 付, 王立真 申請人:深圳市億威爾信息技術(shù)有限公司