CN100464589C - 全雷达视频复合技术 - Google Patents

Abstract

一种全雷达视频复合技术，将雷达模拟量视频和距离、角度同步信息复合在一起，采用一路视频通道进行记录和分配。其优点是：采取全雷达视频复合技术后，可方便的利用电视视频记录设备和电视视频分配设备同步地记录和分配雷达模拟量视频和全部距离、角度同步信息，解决了无法在通用的电视视频记录设备上记录全部雷达模拟量视频和距离、角度同步信息的问题；多组雷达信息分配时，由于一条同轴电缆可搭载雷达模拟量视频和全部距离、角度同步信息，系统的线缆数量减少，大大降低了分配复的杂度，可利用电视视频分配设备分配全雷达视频，提高了可靠性，系统规模越大，效果越明显。

Description

全雷达视频复合技术

技术领域

本发明涉及全雷达视频信号记录和分配技术领域，具体地说是一种全雷达视频复合技术。

背景技术

全雷达视频信号包括雷达模拟量视频和距离、角度同步信息(距离触发脉冲、方位编码、方位打入脉冲、方位清零脉冲、方位增量脉冲、正反转控制电平、仰角编码、仰角打入脉冲、其他状态信息等)，通常要使用多组电缆或信道对一组全雷达视频信号进行记录或分配。在需要的雷达信息数量不多的情况下，一般就是利用雷达视频分配器，采用模拟量视频和距离、角度同步信息分别分配的方式。但在大型的系统中，往往需要多路雷达信息，若采用传统的方式分配，系统线缆量多，分配方式复杂。若要使用电视视频记录设备记录全雷达视频信号，除了雷达视频信号外，必须对角度同步信息进行裁减，只保留信息量少的方位增量信息，处理后分别记录到电视视频记录设备的视频、音频通道上去。

发明内容

发明所要解决的技术问题：

类似于全电视信号中的电视视频、行场同步信息合成一样，将模拟量视频和距离触发脉冲、方位编码、方位打入脉冲、方位清零脉冲、方位增量脉冲、正反转控制电平、仰角编码、仰角打入脉冲、其他状态等信息复合，只采用一路视频通道或一条同轴电缆记录或分配，在降低雷达信息在作战系统中记录或分配的复杂度的同时，保证记录或分配全部雷达信息。

采用的技术方案：

传统分配方法是雷达模拟量视频使用一路视频通道(如一条同轴电缆)、其他的数字量同步信息采用标准的数字通道(如多组双绞线)的方式进行分配，有时为了减少通道数量，对数字量同步信息进行裁减，如挑选距离触发脉冲、方位清零脉冲、方位增量脉冲作为基本的同步信息，而舍去数据量较大的方位编码、方位打入脉冲、仰角编码、仰角打入脉冲等。若要使用电视视频记录设备记录全雷达视频信号，除了雷达视频信号外，只保留距离触发脉冲和方位增量信息，处理后分别记录到电视视频记录设备的视频、音频通道上去。

全雷达视频复合技术的核心就是将所有所需的雷达信息复合在一起，仅采用一路视频通道或者具体地说一条同轴电缆进行记录或分配。实现的方案是：

将雷达模拟视频延迟64μs，取延迟后的距离触发脉冲t1到t1—Δt之间的Δt，作为雷达模拟视频的逆程。将方位编码、方位打入脉冲、方位清零脉冲、方位增量脉冲、正反转控制电平、仰角编码、仰角打入脉冲、其他状态信息等统一处理成一组二值串行编码。将距离触发脉冲处理成一组负极性脉冲，包括t1—Δt时刻距离导引脉冲和t1时刻的距离触发脉冲。正极性二值串行编码和一组负极性脉冲同时加入延时后的雷达模拟视频的逆程Δt内，再加上负极性的电视行场同步信号，至此完成了模拟视频和同步数字信息复合，形成了全雷达复合视频，其波形见图1，逆程的细节部分见图2。复合视频读出或分配后，采取相应的恢复措施，从中分离出雷达模拟量视频和距离、角度同步信息(距离触发脉冲、方位编码、方位打入脉冲、方位清零脉冲、方位增量脉冲、正反转控制电平、仰角编码、仰角打入脉冲、其他状态信息)，除去电视行场同步信号。

本发明全雷达视频复合技术的优点是：

采取全雷达视频复合技术后，可方便的利用电视视频记录设备和电视视频分配设备同步地记录和分配雷达模拟量视频和全部距离、角度同步信息。解决了无法在通用的电视视频记录设备上记录全部雷达模拟量视频和距离、角度同步信息的问题；多组雷达信息分配时，由于一条同轴电缆可搭载雷达模拟量视频和全部距离、角度同步信息，系统的线缆数量减少，大大降低了分配的复杂度，可利用电视视频分配设备分配全雷达视频，提高了可靠性。系统规模越大，效果越明显。

附图说明

图1全雷达视频复合波形(完整距离触发周期)。

图2全雷达视频复合波形局部—距离、角度同步信息复合波形。

图3全雷达视频复合原理框图。

图4复合雷达视频分离原理框图。

具体实施方式

根据图1所示，在一般电视视频记录与分配系统中，行同步信号除了是电视视频信号的同步脉冲外，还起到了AGC控制和设备及模块中直流箝位及恢复电路不可缺少的信息。场同步信号则在视频记录进程中必不可少，原因是电视视频录像机旋转磁头的同步信息取自于场同步信号。

因此，在雷达复合信号中，首先要包括的是周期为64μs的行同步脉冲，也要兼顾考虑周期是20ms的场同步脉冲，同时还要包含后肩消隐脉冲。

根据图2所示，对于不同类型的雷达来说，雷达距离同步脉冲是一个重复频率不定、宽度不一的脉冲，所以如果将其混入电视同步信号中，则很难将其分离出来。为了保证距离触发脉冲不被丢失，要在与行、场同步信号混合之前，先将雷达距离触发脉冲进行处理、变换，形成距离导引、触发脉冲与行同步脉冲混合。若无雷达距离同步脉冲时，同步信息中包含行、场同步信号，在雷达距离导引、距离脉冲到来之时，用其去取代当时可能出现的行、场同步脉冲。这样做的结果是，行、场同步信号没有丢失，且雷达距离导引、脉冲也复合到电视同步信号之中。

对于将要复合的方位、仰角信息和其他信息来说，将它与雷达视频信号混合在一起。但在分离时，要靠时间和幅度来鉴别。在下一个距离同步脉冲前的一段时间内，雷达视频(即回波)在时间轴上有一段所谓的逆程，可以将方位码记录在该区域内。在方案中，对各种不同雷达重复频率的雷达视频信号和雷达距离触发脉冲进行64μs的固定延迟，截取延时后雷达距离触发脉冲t1时刻到t1—Δt之间的Δt，作为雷达视频的逆程。方位仰角等信息由t1—Δt时刻的距离导引脉冲启动，插入到延迟后的t1时刻的雷达距离触发脉冲之前，即延迟后的雷达视频信号的逆程之中，采用数字延迟线进行延迟技术，可以实现雷达视频信号的数字化延迟。

本方案采用方位全量信息复合，方位信息的复合可根据所要求的分辨率确定位数，若方位分辨率要求4096/360°，则方位复合应是12位，通过移位寄存器，将其变为12位长的串行码。同时，考虑到三坐标雷达，仰角码也与方位码统一编码，仰角码的长度为10位。

在复合过程中，编码是同步串行码，要考虑到视频带宽，码率要控制在一定范围内，电视视频的标准带宽是6MHZ，本方案将码率的基波频率定在2MHZ。复合方式为调幅码的方式。复合的方式与格式见图。也可考虑宽度调制的复合方案和1MHZ的基波频率。

为了解决行同步信号加入引起的回波损失问题，利用雷达视频数字延迟电路，对延迟前的回波进行检测，发现有连续一个行消隐宽的位置上无回波时，记下该时刻，在延迟后的回波通道上的该时刻加入行和行消隐信号。若在一个行周期中(64μs)连续有回波或一直无回波，则在上一周期同一时刻加入行和行消隐信号。一般在这时，连续回波均是陆地、岛或强干扰。在较干净的海面上，采用这种方式，行同步信号基本上对回波没有影响。这样一来既可解决全电视信号的插入问题，又可保证将电视同步信号对回波的影响降至最低点。

根据图3所示，全雷达视频复合器基本流程如下所述：

雷达的各种同步信号通过输入缓冲器，直接进入FPGA电路，雷达视频信号首先要经过可调整限幅放大器，将各种不同幅度的雷达视频统一成标准视频幅度，然后再经过有源滤波器。有源滤波器是8M的低通滤波器，以保证16M时钟的A/D变换器不至于产生混迭效应。经过A/D变换后的数字视频信号进入FPGA中的数字延迟线，在数字延迟线中，由RAM组成的数字信号处理器(DSP)对数字视频信号延迟一个时间T(64μs)。与此同时，还要对延迟前的64μs内的数字回波进行检测，发现有连续一个行消隐宽的位置上无回波时，在延迟后的数字回波通道上的该时刻加入行和行消隐信号。若在一个行周期中(64μs)连续有回波、或一直无回波，则在上一周期同一时刻加入行和行消隐信号。延迟线和检测电路要受雷达距离触发的同步。

在FPGA中，还有一个由ROM组成的时序发生器，它由FPGA输入的雷达距离触发脉冲启动，用以产距离导引脉冲、延迟后的雷达距离触发脉冲和以及方位、仰角编码，距离导引脉冲和延迟后的雷达距离触发脉冲与行、场同步信号混合形成电视同步信号。由FPGA输入的方位增量、正北、方位并行码、仰角并行码统一变成方位、仰角并行码，通过时序发生器，形成串行12位方位、10位仰角和2位其他编码，再与延迟后的数字雷达视频信号混合。混合前的数字雷达视频要被雷达距离同步脉冲和行消隐信号所消隐。最后，所有处理过的数字视频信号和同步信号经混合后形成复合的全雷达视频信号由FPGA输出。

复合的全雷达视频信号最终通过D/A变换器，变成模拟电流信号，然后通过一个电流/电压变换器，形成模拟的复合雷达视频信号，它的幅度可通过调整个电流/电压变换器的参数加以确定。若加上75Ω负载，其峰峰值为1V，视频和负极性同步脉冲的比例满足电视视频的要求。

根据图4所示，复合的全雷达视频分离基本流程如下所述：

行场同步信号与距离导引、触发脉冲通过专用的同步分离电路，将行场同步信号和距离导引、触发脉冲分离出来。经过直流恢复的复合视频信号送入EPLD中的方位仰角信息处理通道，同步分离电路分离出来复合同步信号送入EPLD中的距离触发脉冲分离通道。

在方位仰角信息处理通道中，利用距离触发脉冲分离器提供的各种附加同步信号启动方位仰角等信息的分离，将复合视频信号中的方位仰角等信息分离出来。分离出来的方位和仰角串行码首先经过EPLD外的幅度鉴别器，形成串行的同步脉冲和24位串行编码，再进入EPLD中的方位仰角解码器将其变为12位并行方位码、10位仰角并行码和2位其他代码。复合同步信号进入距离触发脉冲分离电路后，由距离导引脉冲分离出距离触发脉冲，滤除电视同步信号。

由于记录和传输分配过程中，方位、仰角信息会受到来自各方面的影响而受损。在复合雷达视频分离器中设置一个硬件数字信号处理器，该处理器根据当时天线的转向及速度，判断所提取方位和仰角信息的可信性，剔除判为不合格的方位仰角信息，同时给出预测方位仰角码，取代该组方位仰角码，确保方位仰角信息的连续性和正确性。处理过的天线方位仰角信息经过一个方位和仰角信号发生器，给出方位仰角并行码，打入脉冲和方位增量脉冲、方位清零脉冲等。

雷达视频首先经过直流恢复电路，去掉各种同步信号。按系统对视频幅度、阻抗的要求，由输出电路输出标称的雷达视频信号。为了剔除方位信息，对在逆程期加入的方位信息进行消隐，保证在输出的信号中除了雷达视频(回波)外没有其他信息。

Claims (2)

1.一种全雷达视频复合技术，其特征在于：将雷达模拟量视频和距离、角度同步信息复合在一起，采用一路视频通道进行记录和分配，将雷达模拟视频延迟64μs，取延迟后的距离触发脉冲t1到t1—Δt之间的Δt，作为雷达模拟视频的逆程；将方位编码、方位打入脉冲、方位清零脉冲、方位增量脉冲、正反转控制电平、仰角编码、仰角打入脉冲、雷达状态信息统一处理成一组二值串行编码；将距离触发脉冲处理成一组负极性脉冲，包括t1—Δt时刻的距离导引脉冲和t1时刻的距离触发脉冲；正极性二值串行编码和一组负极性脉冲同时加入延时后的雷达模拟视频的逆程Δt内，再加上负极性的电视行场同步信号，至此完成了模拟视频和同步数字信息复合，形成了全雷达复合视频。

2.根据权利要求1所述的全雷达视频复合技术，其特征在于：一路视频通道，具体地说为一条同轴电缆。

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