CN101762815B - 一种海事岸基雷达图像传输系统及其传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海事岸基雷达图像传输系统及其传输方法，所述的系统包括雷达图像采集服务器、GPRS无线通信模块、雷达图像网络服务器；雷达图像采集服务器实现雷达图像的采集与压缩编码；GPRS无线通信模块接收雷达图像网络服务器发出的图像采集指令、完成雷达图像采集服务器与雷达图像网络服务器之间的无线通信；雷达图像网络服务器实现雷达图像采集的控制和显示功能。本发明解决了雷达图像传输依靠光缆通信受制于地理条件的重大问题，大大降低了海事岸基监管雷达的建设成本，使得对各个海域的监管更加灵活。GPRS无线通信模块在海事岸基雷达站中的应用，可以大大降低雷达站的施工难度，节省建设成本，达到最高的性价比。
Description
技术领域
本发明涉及一种雷达图像的传输与显示技术，特别是涉及一种海事岸基雷达图像传输系统及其传输方法。
背景技术
海事监管雷达的选址和建设一直是海事管理部门比较头疼的一个问题，它不仅要考虑到雷达辐射覆盖的诸多技术问题，而且也要根据地形地貌等自然条件进行选址，由于通信光缆的铺设是其中的一个重要因素，有时会因为通信光缆的铺设问题直接否定一个理想雷达站的选址。现阶段对于距离较远的岸基雷达站雷达图像的传输大部分采用光缆通信的方式，而这些雷达站大都架设在高山峻岭之上，这就造成了光缆铺设的施工难度大、施工成本高，有时候正是考虑到了这些原因，雷达站的选址只能退而求其次，选在一个相对较好的位置上，虽然这样，光缆通信的大带宽、高速率、低衰减的优势，还是使其成为雷达图像传输的首选方式。
近年来随着无线通信技术的不断发展，通信速率得到了大幅提升，GPRS的实际传输速率已从几k增长到了151k，它的应用也从发送文字、代码扩展到了图像和视频的传输，其应用领域已得到了大大的扩展；另一方面，随着雷达图像压缩处理算法研究的不断深入，雷达图像的压缩比越来越大，一幅雷达图像的大小已经从几M降低到了79k。这两方面技术的进步，为基于无线网络的雷达图像的传输系统的建设提供了技术基础。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种选址方便、施工容易、施工成本低的基于无线网络的海事岸基雷达图像传输系统及其传输方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种海事岸基雷达图像传输系统，包括雷达收发信机、雷达信号电平转换模块、雷达图像采集服务器、GPRS无线通信模块A、GPRS无线通信模块B、雷达图像网络服务器和路由器；所述的雷达收发信机通过雷达天线接收原始信号、并通过同轴电缆与雷达信号电平转换模块相连，为雷达图像采集集服务器提供原始数据；所述的雷达信号转换电平模块，其作用是匹配雷达收发信机和雷达图像采集服务器的高速雷达采集卡之间的电平，实现两者之间的硬件通信接口；所述的雷达图像采集服务器包括高速雷达采集卡、大容量的图像存储设备、与GPRS无线通信模块A连接的硬件接口，实现雷达图像的采集与压缩编码，设定GPRS无线通信模块A的IP地址；所述的GPRS无线通信模块A，通过USB端口与雷达图像采集服务器进行硬件连接，所述的GPRS无线通信模块B通过USB端口与雷达图像网络服务器进行硬件连接，所述的GPRS无线通信模块A和GPRS无线通信模块B通过GPRS网络连接、接收雷达图像网络服务器发出的图像采集指令、完成雷达图像采集服务器与雷达图像网络服务器之间的无线通信；所述的雷达图像网络服务器包括显示器、通过路由器接入互联网，实现雷达图像采集的控制和显示功能，控制GPRS无线通信模块A、GPRS无线通信模块B的工作，完成雷达图像的解压与显示，完成雷达图像网络服务器的IP设置，实现网络定位。
本发明所述的雷达图像网络服务器中的图像采集监控程序采用基于Windows Socket的客户client/服务器server编程技术，在雷达图像采集服务器client与雷达图像网络服务器server之间通过TCP/IP协议，使用GPRS无线通信模块进行通信；结合身份认证、授权控制和差错控制等手段，支持多用户同时登录，对用户权限进行分级管理。
本发明所述的雷达图像采集服务器采用小波变换的雷达图像压缩和预处理方法。
本发明所述的雷达图像采集服务器中的高速雷达采集卡与GPRS无线通信模块A之间采用串口通信方式，高速雷达采集卡与雷达图像采集服务器之间采用PCI总线传输方式。
一种海事岸基雷达图像传输系统的传输方法包括以下步骤：
A、雷达图像采集
A1、通过雷达图像采集服务器验证雷达图像网络服务器登录客户的身份和权限，通过验证后，雷达图像采集服务器等待雷达图像网络服务器发出雷达图像采集指令；
A2、雷达图像采集服务器接到指令后，启动雷达图像采集程序，向高速雷达采集卡发出雷达图像采集指令；
A3、高速雷达采集卡根据不同的触发方式对雷达图像进行采集：雷达视频信号由雷达收发信机经雷达电平转换模块按不同的触发方式和方位送入高速雷达采集卡的A/D转换模块，高速雷达采集卡的FPGA作为A/D转换模块的控制器，将雷达视频信号按触发或方位进行采集，并将采集信号存入高速雷达采集卡第一级数据缓存区，等待DSP处理；高速雷达采集卡的DSP对雷达视频信号进行预处理、雷达图像合成和雷达图像压缩运算；经DSP处理的雷达图像通过PCI总线，存入雷达图像采集服务器的第二级数据缓存区；待GPRS无线通信模块A接收到通信指令后，通过串口通信方式送入GPRS无线通信模块A；
A4、GPRS无线通信模块A向雷达图像网络服务器发出雷达图像准备就绪的请求；
B、雷达图像网络服务
B1、启动雷达图像网络服务器的采集控制程序，请求与雷达图像采集服务器连接；
B2、雷达图像采集服务器提出网络身份认证，在输入正确的用户名和密码之后，通过GPRS无线通信模块B与雷达图像采集服务器建立连接，获得远程采集控制的权限；
B3、连接建立后，雷达图像网络服务器向雷达图像采集服务器发送采集指令，并通过GPRS无线通信模块A、GPRS无线通信模块B与雷达图像采集服务器进行无线通信；
B4、雷达图像网络服务器将接收到雷达图像采集服务器的雷达压缩图像存放在预先划分好雷达图像网络服务器的一级缓存区中，进行解压处理；
B5、将解压后的雷达图像放入雷达图像网络服务器的二级缓存区，在天线扫描周期内通过显示器或互联网上的计算机按极坐标的方式匀速显示雷达图像。
本发明所述的雷达图像网络服务器可主动向雷达图像采集服务器发送断开连接指令，使雷达图像网络服务器与雷达图像采集服务器之间的连接中断。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、由于本发明应用雷达图像网络服务器，通过无线通信方式GPRS和雷达图像采集服务器实现对海事岸基监管雷达的图像进行采集，同时设置固定的IP地址，通过路由器接入互联网。这种基于无线网络的雷达图像传输系统解决了雷达图像传输依靠光缆通信受制于地理条件的重大问题，大大降低了海事岸基监管雷达的建设成本，使得对各个海域的监管更加灵活。GPRS无线通信模块在海事岸基雷达站中的应用，可以大大降低雷达站的施工难度，节省建设成本，达到最高的性价比。。
2、由于本发明采用GPRS无线通信模块，而GPRS的实际传输速率已达到151Kb/s，基本上可以满足雷达2秒产生一帧雷达图像的实际工程需要，这种无线传输方式的选择，大大放宽了海事岸基雷达的选址条件。海事监管部门将建设更多更好的雷达站台，为船舶交通运输提供服务。
3、由于本发明采用了小波变换的雷达图像压缩和预处理方法，不仅提高了雷达图像的信噪比，而且提高了雷达图像的压缩比，这样可以提高雷达图像的传输速度的同时，增强了雷达图像传输质量。
4、由于本发明采用了Windows Socket的客户client/服务器server编程技术作为雷达图像网络服务器的开发工具，实现用户的多级管理，方案安全可靠。
5、由于本发明所述的雷达图像网络服务器可主动向雷达图像采集服务器发送断开连接指令，可以有效保护海事监管网络的安全。
附图说明
本发明共有附图4张，
图1是海事岸基雷达图像传输系统组成框图。
图2是海事岸基雷达图像传输系统的雷达图像采集服务器运行原理图。
图3是海事岸基雷达图像传输系统的雷达图像采集服务器工作流程图。
图4是海事岸基雷达图像传输系统的雷达图像网络服务器工作流程图。
图中：1、雷达天线，2、雷达收发信机，3、雷达信号电平转换模块，4、雷达图像采集服务器，41、高速雷达采集卡，51、GPRS无线通信模块A，52、GPRS无线通信模块B，6、雷达图像网络服务器，7、路由器，8、互联网，81、显示器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1所示，一种海事岸基雷达图像传输系统，包括雷达收发信机2、雷达信号电平转换模块3、雷达图像采集服务器4、GPRS无线通信模块A51、GPRS无线通信模块B52、雷达图像网络服务器6和路由器7；所述的雷达收发信机2通过雷达天线1接收原始信号、并通过同轴电缆与雷达信号电平转换模块3相连，为雷达图像采集服务器4提供原始数据；所述的雷达信号电平转换模块3，其作用是匹配雷达收发信机2和雷达图像采集服务器4的高速雷达采集卡41之间的电平，实现两者之间的硬件通信接口；所述的雷达图像采集服务器4包括高速雷达采集卡41、大容量的图像存储设备、与GPRS无线通信模块A51连接的硬件接口，实现雷达图像的采集与压缩编码，设定GPRS无线通信模块A51的IP地址；所述的GPRS无线通信模块A51，通过USB端口与雷达图像采集服务器4进行硬件连接，所述的GPRS无线通信模块B52通过USB端口与雷达图像网络服务器6进行硬件连接，所述的GPRS无线通信模块A51和GPRS无线通信模块B52通过GPRS网络连接、接收雷达图像网络服务器6发出的图像采集指令、完成雷达图像采集服务器4与雷达图像网络服务器6之间的无线通信；所述的雷达图像网络服务器6包括显示器81、通过路由器7接入互联网8，实现雷达图像采集的控制和显示功能，控制GPRS无线通信模块A51、GPRS无线通信模块B52的工作，完成雷达图像的解压与显示，完成雷达图像网络服务器6的IP设置，实现网络定位。所述的雷达图像网络服务器6中的图像采集监控程序采用基于Windows Socket的客户client/服务器server编程技术，在雷达图像采集服务器4client与雷达图像网络服务器6server之间通过TCP/IP协议，使用GPRS无线通信模块进行通信；结合身份认证、授权控制和差错控制等手段，支持多用户同时登录，对用户权限进行分级管理。所述的雷达图像采集服务器4采用小波变换的雷达图像压缩和预处理方法。所述的雷达图像采集服务器4中的高速雷达采集卡41与GPRS无线通信模块A51之间采用串口通信方式，高速雷达采集卡41与雷达图像采集服务器4之间采用PCI总线传输方式。
如图2-4所示，一种海事岸基雷达图像传输系统的传输方法包括以下步骤：
A、雷达图像采集
A1、通过雷达图像采集服务器4验证雷达图像网络服务器6登录客户的身份和权限，通过验证后，雷达图像采集服务器4等待雷达图像网络服务器6发出雷达图像采集指令；
A2、雷达图像采集服务器4接到指令后，启动雷达图像采集程序，向高速雷达采集卡41发出雷达图像采集指令；
A3、高速雷达采集卡41根据不同的触发方式对雷达图像进行采集：雷达视频信号由雷达收发信机2经雷达电平转换模块按不同的触发方式和方位送入高速雷达采集卡41的A/D转换模块，高速雷达采集卡41的FPGA作为A/D转换模块的控制器，将雷达视频信号按触发或方位进行采集，并将采集信号存入高速雷达采集卡41第一级数据缓存区，等待DSP处理；高速雷达采集卡41的DSP对雷达视频信号进行预处理、雷达图像合成和雷达图像压缩运算；经DSP处理的雷达图像通过PCI总线，存入雷达图像采集服务器4的第二级数据缓存区；待GPRS无线通信模块A51接收到通信指令后，通过串口通信方式送入GPRS无线通信模块A51；
A4、GPRS无线通信模块A51向雷达图像网络服务器6发出雷达图像准备就绪的请求；
B、雷达图像网络服务
B1、启动雷达图像网络服务器6的采集控制程序，请求与雷达图像采集服务器4连接；
B2、雷达图像采集服务器4提出网络身份认证，在输入正确的用户名和密码之后，通过GPRS无线通信模块B52与雷达图像采集服务器4建立连接，获得远程采集控制的权限；
B3、连接建立后，雷达图像网络服务器6向雷达图像采集服务器4发送采集指令，并通过GPRS无线通信模块A51、GPRS无线通信模块B52与雷达图像采集服务器4进行无线通信；
B4、雷达图像网络服务器6将接收到雷达图像采集服务器4的雷达压缩图像存放在预先划分好雷达图像网络服务器6的一级缓存区中，进行解压处理；
B5、将解压后的雷达图像放入雷达图像网络服务器6的二级缓存区，在天线扫描周期内通过显示器81或互联网8上的计算机按极坐标的方式匀速显示雷达图像。
本发明所述的雷达图像网络服务器6可主动向雷达图像采集服务器4发送断开连接指令，使雷达图像网络服务器6与雷达图像采集服务器4之间的连接中断。
Claims (6)
1.一种海事岸基雷达图像传输系统，其特征在于：包括雷达收发信机(2)、雷达信号电平转换模块(3)、雷达图像采集服务器(4)、GPRS无线通信模块A(51)、GPRS无线通信模块B(52)、雷达图像网络服务器(6)和路由器(7)；所述的雷达收发信机(2)通过雷达天线(1)接收原始信号、并通过同轴电缆与雷达信号电平转换模块(3)相连，为雷达图像采集服务器(4)提供原始数据；所述的雷达信号电平转换模块(3)，其作用是匹配雷达收发信机(2)和雷达图像采集服务器(4)的高速雷达采集卡(41)之间的电平，实现两者之间的硬件通信接口；所述的雷达图像采集服务器(4)包括高速雷达采集卡(41)、大容量的图像存储设备、与GPRS无线通信模块A(51)连接的硬件接口，实现雷达图像的采集与压缩编码，设定GPRS无线通信模块A(51)的IP地址；所述的GPRS无线通信模块A(51)，通过USB端口与雷达图像采集服务器(4)进行硬件连接，所述的GPRS无线通信模块B(52)通过USB端口与雷达图像网络服务器(6)进行硬件连接，所述的GPRS无线通信模块A(51)和GPRS无线通信模块B(52)通过GPRS网络连接、接收雷达图像网络服务器(6)发出的图像采集指令、完成雷达图像采集服务器(4)与雷达图像网络服务器(6)之间的无线通信；所述的雷达图像网络服务器(6)包括显示器(81)、通过路由器(7)接入互联网(8)，实现雷达图像采集的控制和显示功能，控制GPRS无线通信模块A(51)、GPRS无线通信模块B(52)的工作，完成雷达图像的解压与显示，完成雷达图像网络服务器(6)的IP设置，实现网络定位。
2.根据权利要求1所述的一种海事岸基雷达图像传输系统，其特征在于：所述的雷达图像网络服务器(6)中的图像采集监控程序采用基于Windows Socket的客户client/服务器server编程技术，在雷达图像采集服务器(4)client与雷达图像网络服务器(6)server之间通过TCP/IP协议，使用GPRS无线通信模块进行通信；结合身份认证、授权控制和差错控制手段，支持多用户同时登录，对用户权限进行分级管理。
3.根据权利要求1所述的一种海事岸基雷达图像传输系统，其特征在于：所述的雷达图像采集服务器(4)采用小波变换的雷达图像压缩和预处理方法。
4.根据权利要求1所述的一种海事岸基雷达图像传输系统，其特征在于：所述的雷达图像采集服务器(4)中的高速雷达采集卡(41)与GPRS无线通信模块A(51)之间采用串口通信方式，高速雷达采集卡(41)与雷达图像采集服务器(4)之间采用PCI总线传输方式。
5.一种海事岸基雷达图像传输方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、雷达图像采集
A1、通过雷达图像采集服务器(4)验证雷达图像网络服务器(6)登录客户的身份和权限，通过验证后，雷达图像采集服务器(4)等待雷达图像网络服务器(6)发出雷达图像采集指令；
A2、雷达图像采集服务器(4)接到指令后，启动雷达图像采集程序，向高速雷达采集卡(41)发出雷达图像采集指令；
A3、高速雷达采集卡(41)根据不同的触发方式对雷达图像进行采集：雷达视频信号由雷达收发信机(2)经雷达电平转换模块按不同的触发方式和方位送入高速雷达采集卡(41)的A/D转换模块，高速雷达采集卡(41)的FPGA作为A/D转换模块的控制器，将雷达视频信号按触发或方位进行采集，并将采集信号存入高速雷达采集卡(41)第一级数据缓存区，等待DSP处理；高速雷达采集卡(41)的DSP对雷达视频信号进行预处理、雷达图像合成和雷达图像压缩运算；经DSP处理的雷达图像通过PCI总线，存入雷达图像采集服务器(4)的第二级数据缓存区；待GPRS无线通信模块A(51)接收到通信指令后，通过串口通信方式送入GPRS无线通信模块A(51)；
A4、GPRS无线通信模块A(51)向雷达图像网络服务器(6)发出雷达图像准备就绪的请求；
B、雷达图像网络服务
B1、启动雷达图像网络服务器(6)的采集控制程序，请求与雷达图像采集服务器(4)连接；
B2、雷达图像采集服务器(4)提出网络身份认证，在输入正确的用户名和密码之后，通过GPRS无线通信模块B(52)与雷达图像采集服务器(4)建立连接，获得远程采集控制的权限；
B3、连接建立后，雷达图像网络服务器(6)向雷达图像采集服务器(4)发送采集指令，并通过GPRS无线通信模块A(51)、GPRS无线通信模块B(52)与雷达图像采集服务器(4)进行无线通信；
B4、雷达图像网络服务器(6)将接收到雷达图像采集服务器(4)的雷达压缩图像存放在预先划分好雷达图像网络服务器(6)的一级缓存区中，进行解压处理；
B5、将解压后的雷达图像放入雷达图像网络服务器(6)的二级缓存区，在天线扫描周期内通过显示器(81)或互联网(8)上的计算机按极坐标的方式匀速显示雷达图像。
6.根据权利要求5所述的一种海事岸基雷达图像传输方法，其特征在于：所述的雷达图像网络服务器(6)主动向雷达图像采集服务器(4)发送断开连接指令，使雷达图像网络服务器(6)与雷达图像采集服务器(4)之间的连接中断。
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