CN101539623A - 一种雷达ppi图像像素的更新方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种雷达PPI图像像素的更新方法及系统，其中，本发明的方法包括步骤：将同一个扫描距离单元Ri在雷达天线方位θj下的直角坐标地址数据x(j，i)－y(j，i)与连续的上一个雷达天线方位θj－1下的直角坐标地址数据X(j－1，i)－y(j－1，i)进行比较，若两者相等，则判定对该扫描距离单元Ri分别在连续的两个雷达天线方位θj和θj－1下产生扫描重合，控制将对该扫描距离单元Ri在多个与θj相邻方位下的所有扫描重合的回波数据进行平滑或选大处理得到E′(θj，Ri)，直至出现扫描不重合的距离单元Ri时，将经过处理后的回波数据E′(θj－1，Ri)写入PPI映象存储器，完成该像素单元的更新。本发明改善了雷达视频信噪比，使雷达视频图像变得平滑柔和，既不会发生目标分裂和丢失，也不会出现明显的干扰假目标。
Description
技术领域
本发明涉及雷达PPI图像处理技术，尤其是涉及一种用光栅扫描体制显示器件实现雷达PPI图像显示时，雷达PPI图像像素在扫描重合状态下的更新方法以及实现该方法的系统。
背景技术
光栅扫描显示体制的雷达平面位置显示器(Plan Position Indicator，PPI)，是将雷达PPI图像的像素数据在存储器中形成PPI图像的映像，然后以光栅扫描的形式输出显示。光栅扫描为直角坐标，但基于雷达电脉冲的扫描方式，雷达回波信号为极坐标的形式变化。为了保证雷达方位扫描的连续，使得位于PPI画面外周附近目标的回波信号的亮孤保持连续而不致分裂，就必然出现同一距离单元的回波信号在不同方位上的多次扫描中重合的现像。并且，在一个雷达天线扫描周期内，距离越近的单元重合次数越多，而其映像存储器中的该像素数据也会被多次更新。
在采用极坐标扫描的模拟PPI显示器中，位于同一个坐标位置的像素，其多次被扫描的结果是该像素的回波信号在画面上的亮度进行积累。但在存储映像型的光栅扫描显示器中，通常则是以一个雷达天线周期内，最后一次扫描写入的数据为准的，直到下一个天线周期才会被再一次更新。这会出现两种情况：一是在前面多次扫描中，都有回波信号，但恰好在最后一次扫过该单元时，没有收到回波信号，导致目标丢失；二是在前面多次扫描时均没有收到回波信号，恰好在最后一次扫描时，出现了一个干扰信号，被写入了该单元。这两种情况都会造成雷达信噪比的损失，产生丢失目标或出现虚假目标的缺陷。
发明内容
本发明的目的是解决雷达距离近区的像素单元在多次被重复扫描时，回波数据出现偏差的技术问题。本发明通过对扫描重合的判定模块，决定对该像素多次扫描收到的回波数据进行适当处理，并充分利用多次扫描的回波数据信息，改善雷达视频信噪比。
为解决上述问题，本发明公开一种雷达PPI图像像素的更新方法，包括步骤：于雷达发射探测脉冲后，将同一个扫描距离单元Ri在雷达天线方位θj下的的直角坐标地址数据X(j，i)-y(j，i)与连续的上一个雷达天线方位θj-1下的直角坐标地址数据X(j-1，i)-y(j-1，i)进行比较；
若地址数据X(j，i)-y(j，i)与X(j-1，i)-y(j-1，i)相等，则判定对该扫描距离单元Ri分别在连续的两个雷达天线方位θj和θj-1下产生扫描重合，发出扫描重合标志并控制PPI映像存储器不写入回波数据E(θj，Ri)，控制将对该扫描距离单元Ri在与θj相邻的多个不同雷达天线方位下的所有扫描重合的回波数据进行平滑或选大处理并暂存为E′(θj，Ri)；
若地址数据X(j，i)-y(j，i)与X(j-1，i)-y(j-1，i)不相等，则判定对该扫描距离单元Ri分别在连续的两个雷达天线方位θj和θj-1下不产生扫描重合，发出扫描不重合标志并控制将上一个雷达天线方位θj-1下经过处理的回波数据E′(θj-1，Ri)写入PPI映像存储器。
较优的，所述坐标转换处理是指将为极坐标形式的回波数据E(θj，Ri)转换为直角坐标下对应的地址数据X(j，i)-y(j，i)。
较优的，若回波数据的信号较强，则采用加权平均法对该探测位置的所有回波数据进行平滑处理。
较优的，若回波数据的信号较弱，则采用选大法对该探测位置的所有回波数据进行选大处理。
较优的，本发明根据探测位置的不同区域和距离的远近，采用加权平均法或/和选大法对该探测位置的所有回波数据进行处理。
另外，本发明还公开一种雷达PPI图像像素的更新系统，包括：
坐标转换模块，用于在雷达发射探测脉冲后，将扫描距离单元Ri在雷达天线方位θj下的极坐标θj，Ri转换成直角坐标地址数据X(j-1，i)-y(j-1，i)；
直角坐标地址存储器，用于按雷达天线方位扫描顺序，顺序存储每个雷达天线方位下的距离扫描过程中的回波数据对应在直角坐标的地址数据；
回波数据存储器，用于按雷达天线方位扫描顺序，顺序存储每个雷达天线方位下的距离扫描过程中的回波数据；扫描重合判定模块，用于将同一个扫描距离单元Ri在雷达天线方位θj下的直角坐标地址数据X(j，i)-y(j，i)与连续的上一个雷达天线方位θj-1下的直角坐标地址数据X(j-1，i)-y(j-1，i)进行比较，若两者相等，则判定对该扫描距离单元Ri分别在连续的两个雷达天线方位θj和θj-1下产生扫描重合，发出扫描重合标志并控制PPI映像存储器不写入回波数据E(θj，Ri)；回波数据处理模块，用于在扫描距离单元Ri分别在连续的两个雷达天线方位θj和θj-1下产生扫描重合时，控制将对该扫描距离单元Ri在与θj相邻的多个的雷达天线方位下的所有扫描重合的回波数据进行平滑或选大处理，并将处理后的回波数据E′(θj，Ri)暂存至回波数据存储器，而当扫描重合判定模块发出的扫描不重合标志时控制将上一个雷达天线方位θj-1下经过处理的回波数据E′(θj-1，Ri)写入PPI映像存储器。
较优的，所述回波数据处理模块在回波数据的信号较强时采用加权平均法对该探测位置的所有回波数据进行平滑处理。
较优的，所述回波数据处理模块在回波数据的信号较弱时采用选大法对该探测位置的所有回波数据进行选大处理。
较优的，所述回波数据处理模块根据探测位置的不同区域和距离的远近采用加权平均法或/和选大法对该探测位置的所有回波数据进行处理。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
综上，本发明解决了雷达距离近区的像素单元在多次被重复扫描时，回波数据出现偏差的问题，通过对扫描重合的模块，决定对该像素多次扫描收到的回波数据进行适当处理，充分利用多次扫描的回波数据信息，改善雷达视频信噪比。因此，本发明使雷达视频图像变得平滑柔和，既不会发生目标分裂和丢失，也不会出现明显的干扰假目标。
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结构示意图。
具体实施方式
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PPI映像存储器的一系列存储单元中；适用于光栅扫描体制的PPI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，以扫描距离单元Ri和雷达天线方位θj(或探测方位θj、扫描方位θj)表示目标位置，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：
Xi＝Xc+Ri·Cosθj；
Yi＝Yc+Ri·Sinθj。
式中i为距离单元号，imax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Ri表示当前的探测位置与雷达天线的距离；j为方位量化单元号，jmax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θj表示雷达天线探测当前位置时的方位角度。
若(Xc，Yc)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：
Xi＝Ri·Cosθj；
Yi＝Ri·Sinθj；
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)。
如图2所示，雷达天线位于方位θj发射探测脉冲(或扫描脉冲)，接收方位θj时探测位置与雷达天线距离分别为R0、R1、...、Rmax的各个探测位置的回波数据E(θj，Ri)，其中，i为0、1、...、max，这里称其为完成方位θj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(θj，Ri)顺序保存至回波数据存储器110；并且，通过坐标转换模块130将回波数据E(θj，Ri)的极坐标转成与θj、Ri对应的一系列X、Y坐标地址。本发明中的X、Y地址存储模块和回波像素存储模块分别以θj、Ri为地址，并将地址数据X(j，i)-y(j，i)顺序保存在直角坐标地址存储器140之中。其中，光栅扫描体制的PPI映像存储器120，其存储单元是以直角坐标系X-Y来寻址的，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。同时，对扫描距离单元Ri而言回波数据存储器110和直角坐标地址存储器140不仅保存了雷达天线方位θj时的距离扫描过程中所有回波数据E(θj，Ri)及其对应的经坐标转换处理后的直角坐标地址数据X(j，i)-y(j，i)，还保存了连续的上几个雷达天线方位θj-1、θj-2...、θj-n时的距离扫描过程中所有回波数据E(θj-1，Ri)、E(θj-2，Ri)...、E(θj-n，Ri)及其对应的经坐标转换处理后的直角坐标地址数据X(j-1，i)-y(j-1，i)、X(j-2，i)-y(j-2，i)...、X(j-n，i)-y(j-n，i)；其中，i为0、1、...、max。
另外，对扫描距离单元Ri的回波数据E(θj，Ri)而言，由扫描重合判定模块150判断该扫描距离单元Ri的直角坐标地址数据X(j，i)-y(j，i)与该扫描距离单元Ri在连续的上一个雷达天线方位θj-1时的直角坐标地址数据X(j-1，i)-y(j-1，i)进行比较，若两者的地址相等，则判定该扫描距离单元Ri分别在连续的两个雷达天线方位θj和θj-1下产生扫描重合，发出扫描重合标志至PPI映像存储器120，使PPI映像存储器120不写入本次探测的回波数据E(θj，Ri)；且将回波数据存储器110中的E(θj-1，Ri)、E(θj-2，Ri)、...、E(θj-n，Ri)与当前位置的回波数据E(θj，Ri)送到回波数据处理单元160进行平滑或选大处理后形成E′(θj，Ri)再存回至回波数据存储器110。
若扫描重合判定模块150判断扫描距离单元Ri在雷达天线方位θj下的直角坐标地址数据X(j，i)-y(j，i)与连续的上一个雷达天线方位θj-1下的直角坐标地址数据X(j-1，i)-y(j-1，i)不相等，则判定该扫描距离单元Ri分别在连续的两个雷达天线方位θj和θj-1下不产生扫描重合；在同一时刻将回波数据E(θj-1，Ri)及其对应的直角坐标地址数据X(j-1，i)-y(j-1，i)和扫描不重合标志送出至PPI映像存储器120，启动PPI映像存储器120写入操作，并将上一个雷达天线方位θj-1下经过处理的回波数据E′(θj-1，Ri)写入至PPI映像存储器120中地址为X(j-1，i)-y(j-1，i)的存储单元中。
这里应当注意到，E′(θj-1，Ri)实际上是与θj相邻的前几次距离扫描重合的数据E(θj-1，Ri)、E(θj-2，Ri)...、E(θj-n，Ri)经过选大或加权平均处理过的回波数据。
其中，判断为扫描重合时，回波数据处理模块160对回波数据E(θj，Ri)、E(j-1，Ri)、E(θj-2，Ri)、...和E(θj-n，Ri)处理的方法，可以根据不同雷达的需求来选择。针对回波数据信号较强的雷达，偏重于抑制回波数据信号的干扰，可以采用加权平均法进行平滑处理；针对回波数据信号较弱的雷达，偏重于提升回波数据信号强度，可采用选大法在回波数据E(θj，Ri)、E(θj-1，Ri)、E(θj-2，Ri)、...和E(θj-n，Ri)中选择数值较大的回波数据作为该探测位置的回波数据；针对同一部雷达，也可根据不同的区域和距离选择不同的处理方法，如在近距离区域，采用平均法抑制地物干扰；在远距离区域，采用选大法保证回波信号强度。
综上，本发明解决了雷达距离近区的像素单元在多次被重复扫描时，回波数据出现偏差的问题，通过对扫描重合的判定模块，决定对该像素多次扫描收到的回波数据进行适当处理，充分利用多次扫描的回波数据信息，改善雷达视频信噪比。因此，本发明使雷达视频图像变得平滑柔和，既不会发生目标分裂和丢失，也不会出现明显的干扰假目标。
Claims (9)
1、一种雷达PPI图像像素的更新方法，其特征在于，包括步骤：
于雷达发射探测脉冲后，将同一个扫描距离单元Ri在雷达天线方位θj下的直角坐标地址数据X(j，i)-y(j，i)与连续的上一个雷达天线方位θj-1下的直角坐标地址数据X(j-1，i)-y(j-1，i)进行比较；
若地址数据X(j，i)-y(j，i)与X(j-1，i)-y(j-1，i)相等，则判定对该扫描距离单元Ri分别在连续的两个雷达天线方位θj和θj-1下产生扫描重合，发出扫描重合标志并控制PPI映像存储器不写入回波数据E(θj，Ri)，控制将对该扫描距离单元Ri在与θj相邻的多个不同雷达天线方位下的所有扫描重合的回波数据进行平滑或选大处理并暂存为E′(θj，Ri)；
若地址数据X(j，i)-y(j，i)与X(j-1，i)-y(j-1，i)不相等，则判定对该扫描距离单元Ri分别在连续的两个雷达天线方位θj和θj-1下不产生扫描重合，发出扫描不重合标志并控制将上一个雷达天线方位θj-1下经过处理的回波数据E′(θj-1，Ri)写入PPI映像存储器。
2、根据权利要求1所述的雷达PPI图像像素的更新方法，其特征在于，所述坐标转换处理是指将为极坐标形式的回波数据地址θj，Ri转换为E(θj，Ri)直角坐标下对应的地址数据X(j，i)-y(j，i)。
3、根据权利要求1所述的雷达PPI图像像素的更新方法，其特征在于，若回波数据的信号较强，则采用加权平均法对该探测位置的所有回波数据进行平滑处理。
4、根据权利要求1所述的雷达PPI图像像素的更新方法，其特征在于，若回波数据的信号较弱，则采用选大法对该探测位置的所有回波数据进行选大处理。
5、根据权利要求1所述的雷达PPI图像像素的更新方法，其特征在于，根据探测位置的不同区域和距离的远近，采用加权平均法或/和选大法对该探测位置的所有回波数据进行处理。
6、一种雷达PPI图像像素的更新系统，其特征在于，包括：
坐标转换模块，用于在雷达发射探测脉冲后，将将扫描距离单元Ri在雷达天线方位θj下的回波数据的极坐标θj，Ri转换为直角坐标的地址数据X(j，i)-y(j，i)；
直角坐标地址存储器，用于按雷达天线方位扫描顺序，顺序存储每个雷达天线方位下的距离扫描过程中的回波数据对应在直角坐标的地址数据；
回波数据存储器，用于按雷达天线方位扫描顺序，顺序存储每个雷达天线方位下的距离扫描过程中的回波数据；
扫描重合判定模块，用于将同一个扫描距离单元Ri在雷达天线方位θj下的直角坐标地址数据X(j，i)-y(j，i)与连续的上一个雷达天线方位θj-1下的直角坐标地址数据X(j-1，i)-y(j-1，i)；进行比较，若两者相等，则判定对该扫描距离单元Ri分别在连续的两个雷达天线方位θj和θj-下产生扫描重合，发出扫描重合标志并控制PPI映像存储器不写入回波数据E(θj，Ri)，否则判断该扫描距离单元Ri分别在连续的两个雷达天线方位θj和θj-下不产生扫描重合；
回波数据处理模块，用于在扫描距离单元Ri分别在连续的两个雷达天线方位θj和θj-1下产生扫描重合时，控制将对该扫描距离单元Ri在相邻的多个不同雷达天线方位下的所有扫描重合的回波数据进行平滑或选大处理，并将处理后的回波数据E′(θj，Ri)保存至回波数据暂存储器，而当扫描重合判定模块发出的扫描不重合标志时控制将上一个雷达天线方位θj-1下经过处理的回波数据E′(θj-1，Ri)写入PPI映像存储器。
7、根据权利要求6所述的雷达PPI图像像素的更新系统，其特征在于，所述回波数据处理模块在回波数据的信号较强时采用加权平均法对该探测位置的所有回波数据进行平滑处理。
8、根据权利要求6所述的雷达PPI图像像素的更新系统，其特征在于，所述回波数据处理模块在回波数据的信号较弱时采用选大法对该探测位置的所有回波数据进行选大处理。
9、根据权利要求6所述的雷达PPI图像像素的更新系统，其特征在于，所述回波数据处理模块根据探测位置的不同区域和距离的远近采用加权平均法或/和选大法对该探测位置的所有回波数据进行处理。
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Address after: 518000, building 5, No. three Shenzhen Software Park, central science and Technology Industrial Park, Shenzhen, Guangdong 402, China Patentee after: Eware Information Technology Co., Ltd. Address before: 5, 4 floor, three software park, central science and Technology Industrial Park, Shenzhen, Guangdong 518000, China Patentee before: Shenzhen eWare Information Technology Co., Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Method and system for updating pixels of radar PPI images Effective date of registration: 20130830 Granted publication date: 20110831 Pledgee: Shenzhen high tech investment and financing Company limited by guarantee Pledgor: Eware Information Technology Co., Ltd. Registration number: 2013990000627 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model |