CN102780912B - 一种雷达视频传输信道测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种雷达视频传输通道测试方法，包括以下步骤：(1)外部雷达视频信号输入与否判别；(2)内置测试图形的发送；(3)观察接收到的雷达测试图形，对方位数据进行数字化分析，其优点是：既能够较全面测试传输信道的完整性和保真度，且简明易行，有助于提高工作效率；又较好实现信道测试方法的数量化和标准化，解决了人工测试时存在的效率低、精度差和主观因素大的问题、提高了测试效率和精确度。
Description
技术领域
本发明涉及雷达视频传输分配领域，具体的说是一种雷达视频传输信道完整性和保真度测试的方法。
背景技术
在船舶运输、港口交通管理、航空管制等领域，雷达视频数字化方式传输以失真小、抗干扰能力强和传输距离远等显著优点应用愈来愈广泛，雷达处理及传输相关设备正处于从模拟向数字过渡阶段。如附图1所示，雷达视频接收、传输与处理的典型工作模型是在雷达前端对雷达视频进行数字化、压缩后传输，而显示终端接收数字信号后解压并完成数据重组显示。由于雷达视频接收处理前端设备和显示终端一般相互独立，两者可以通过双绞线、光缆、Ku卫通和微波通信等传输方式连接，在某些应用领域中雷达前端和显示终端两者甚至相互间隔几百到数千千米。在这些领域中，前端设备和显示终端空间距离远，传输信道情况复杂，终端对前端和传输信道的工作状态所知甚少，当终端出现显示异常时，由于故障原因多样化，在显示终端很难快速作出准确判断，其原因既可能是由于前端雷达接收机未开机，也可能是传输信道故障。对于雷达视频数字化后传输质量及可靠性来说，传输信道的完整性和视频保真度测试都是关键技术问题。
发明内容
本发明的目的是设计一种方法，在雷达前端实时检测雷达是否开机，如果雷达开机则前端发送正常视频信号，如果雷达未开机，前端自动切换到发送测试信号，对传输信道进行完整性和保真度测试。由于在雷达前端内置测试图形产生功能，易于实现与集成，大大提高了设备的可测性。测试图形产生功能有助于缩短测试时间、降低开发成本。而且可以在雷达不开机的情况下检测传输通道正常与否，降低系统测试成本，提高对传输信道的维护效率以及智能程度。
一种雷达视频传输通道测试方法是在雷达视频通道前端通过检测距离触发脉冲的宽度和周期性，实时检测雷达是否开机，如果雷达开机则前端发送正常视频信号，如果雷达未开机，前端自动切换到发送测试信号，测试内容包括灰度分辨率测试、方位正确性测试和窄脉冲低阀值信号通过能力测试。经过传输信道后在终端观察接收到的雷达测试图形，并对方位数据进行数字化分析，以方位信息的误码率作为样本代表整个信道的误码率，完成信道的数量化测。
本发明一种雷达视频传输信道测试方法,包括以下三个步骤：
（1）外部雷达视频信号输入与否判别
雷达的一个距离触发脉冲对应于一束雷达发射波，距离触发脉冲出现时刻即雷达发射波束的零点，而回波出现时刻与距离触发脉冲的时间间隔t，可对应于雷达所在地与目标所在地之间的距离S，t和S之间的关系是一定的，即S = ，C是电磁波传播速度(3×108米/秒)。假设t＝1×10-6秒，则S＝150米。
在正常情况下，如果雷达接收单元上电，会有与当前雷达工作模式相应的距离触发脉冲作为距离基准输出，当雷达工作状态正常时，该信号为有相同脉冲宽度的周期性脉冲，而如果工作不正常或未开机，则输入应为固定电平或无规律的杂波脉冲。通过对该信号的脉冲宽度及周期性检查可以准确判别雷达接收单元上电或工作与否，如果雷达开机则前端发送正常视频信号，如果雷达未开机，前端自动切换到发送内置测试图形。
（2）内置测试图形的发送
评价和测量传输信道的完整性和保真度的方法包括灰度分辨率测试、方位正确性测试和窄脉冲低阀值信号通过能力测试。本方案通过一个集成了以上三种测试功能的测试图形完成传输信道的完整性和保真度测试。方案基于一个15MHz时钟作为时间基准，即每一个时间间隔为×10-6秒，等效空间距离10米。
a、灰度分辨率测试设计：一般雷达视频的电压幅度值范围为0～3V，用8bit二进制位来量化，共分为256个灰度等级，每一个等级代表约0.0117V。本方案设计灰度值随时间线性增长，范围从最小灰度值0到最大灰度值255循环4次，距离范围为0～10.24千米。
b、方位正确性测试设计：将360°平均分配为4096等份，每一等份约对应0.088°，距离触发脉冲与方位一一对应，即每发送一个距离触发脉冲，方位位置值增加1，方位位置值的有序规律增长便于接收端的数字化检测；灰度分辨率图形显示角度范围设定为0°～270°，由于图形不对称，如方位信息不正确，测试图形显示的方位错误易于发现，具备直观的方位检查能力。
c、窄脉冲低阀值信号设计：从20Km开始每隔10Km距离设定一个灰度值为15（为最大灰度值255的）、宽度为×10-6秒的信号，所述低阀值和窄脉冲的信号代表了雷达信号中常见的弱小目标，如果该类型信号通过处理、传输后仍能清晰显示，则可以判定传输信道保真度能够满足雷达视频传输要求。
（3）观察接收到的雷达测试图形，对方位数据进行数字化分析。
在显示终端操作者首先借助刻度盘观察测试图形，应具备以下特征：从0°～270°方位，在0～10.24Km距离内有灰度渐变的视频信号，如附图2的① ，灰度渐变从最小值0到最大灰度值255共 4次；从20Km到60Km每隔10Km距离有个灰度低但是清晰可见的视频圈，如附图2的②所示；
在主观观测的同时还应进行客观数据统计，由于前端所发送测试图形的方位数据是遵循如下规律：当前距离触发脉冲对应方位为前一距离触发脉冲对应方位加1，每一个天线周期在0到4095间循环。对接收到的雷达测试图形的方位特征码进行数字化分析：利用方位信息的规律特征，如果不符合该原则就是判别为误码，以方位信息的误码率作为样本代表整个信道的误码率，完成信道信噪比和误码率的统计，减少了统计分析开销，实现信道测试方法的数量化和标准化。
本发明一种雷达视频传输信道测试方法的优点是:
（1）在雷达视频通道前端通过检测距离触发脉冲的宽度和周期性，实时检测雷达是否开机，如果雷达未开机前端自动切换到发送测试信号。显著优点是可以在雷达不开机的情况下检测传输通道正常与否，降低系统测试成本；（2）本方法的传输信道测试方法，测试内容包括灰度分辨率测试、方位正确性测试和窄脉冲低阀值信号通过能力测试。既能够较全面测试传输信道的完整性和保真度，且简明易行，有助于提高工作效率；（3）以方位信息的误码率作为样本代表整个信道的误码率，完成信道信噪比和误码率的统计，既减少了统计分析开销，又较好实现信道测试方法的数量化和标准化，解决了人工测试时存在的效率低、精度差和主观因素大的问题、提高了测试效率和精确度。
具体实施方式
（1）如附图3所示，前端设备（II）的距离触发脉冲检测模块（201）持续检测雷达接收机（I）输出的距离触发脉冲，判断是否有外部信号输入。检测步骤如下：a、将正、负极性信号统一转换为正极性信号； b、如果正极性信号的脉冲宽度小于100×10-9秒或者大于10×10-6秒，判定为检测到错误距离触发脉冲；c、在30×10-3秒内检测不到距离触发脉冲，或者是检测到连续3个以上不同宽度脉冲（±5％），或者检测到错误距离触发脉冲都判定为无外部输入信号，否则，判定为有输入信号。
（2）如果有外部输入信号，将外部输入视频信号（203）输出到传输信道（III）；
（3）如果无外部输入信号，内建测试图形模块（202）工作，输出自检测试图形到传输信道（III）。测试图形的组成包括：灰度分辨率测试、方位正确性测试和窄脉冲低阀值信号通过能力测试。测试图形的自检信号产生基于一个15MHz的时钟基准t。测试图形的组成包括：距离触发脉冲R（t），方位FW（R），测试图形视频V（t）。
a、距离触发脉冲R（t）＝255，t＝0；R（t）＝0，t≠0，t范围为0－7500间循环递增，即t＝0，1，2，3，…7500；0，1，…7500；由于t的每一个距离间隔为10米，因此测试图形的工作范围为75Km，距离触发脉冲R（t）的重复周期为500×10-6秒。
b、低阀值信号测试图形V1（t）＝15，t＝2000、3000、4000、5000、6000；V1（t）＝0，t≠2000、3000、4000、5000、6000；
c、灰度分辨率测试图形V2（t）＝t%256（t与256的余数），t＝0～1023；V2（t）＝0，t＝1024～7500；
d、测试图形V（t）＝V1（t）＋V2（t）；
e、当R（t）＝0xFF，方位FW（R）＝FW（R）＋1，在0～4095间循环递增；
（4）终端设备（IV）接收视频数据流，判断是自检测试图形或是外部输入视频信号，如果是外部视频，就直接显示；如果是测试图形，首先观测雷达视频信号： 从20公里到60公里处每10公里能够观测到一个单位宽度连续圆环；在 0公里处从最低值线性递增到最高值的约10公里宽度环状图像，正常情况能清晰观察到灰度的渐变；在显示终端接收到视频数据后，对自检信号中的方位数据进行误码检测，方法如下：由于发送端为每个方位都是递增加1，因此接收端当前方位等于前一个方位加1则正确，在1秒的时间内统计误码率，信道误码率＝错误方位数÷全部方位数。
本发明的实施方式可以通过上述步骤（1）～步骤（4）实现，但是不局限于以上步骤与参数，由于各种功能雷达的输出距离触发脉冲会有所区别，目前已知绝大多数雷达的距离触发脉冲宽度大于100×10-9秒且小于10×10-6秒，工作周期是小于30×10-3秒的。 但是不排除个别雷达的该参数超出本范围，此时只要将该参数的适应范围相应扩大即可以适用。本发明所设计的测试图形包括距离触发脉冲R（t）、低阀值信号测试图形V1（t）、灰度分辨率测试图形V2（t）、方位FW（R）的参数是可以适当调整的，本领域技术人员可以本发明精神内进行变化，只要不偏离本发明的技术效果，都应包含在本发明所要求保护的范围内。
Claims (4)
1.一种雷达视频传输通道测试方法，其特征在于：在雷达视频通道前端通过检测距离触发脉冲的宽度和周期性，实时检测雷达是否开机，如果雷达开机则前端发送正常视频信号，如果雷达未开机，前端自动切换到发送测试信号，测试内容包括灰度分辨率测试、方位正确性测试和窄脉冲低阀值信号通过能力测试，经过传输信道后在终端观察接收到的雷达测试图形，并对方位数据进行数字化分析，以方位信息的误码率作为样本代表整个信道的误码率，完成信道的数量化测试，包括以下步骤：
(1)外部雷达视频信号输入与否判别
在正常情况下，如果雷达接收单元上电，会有与当前雷达工作模式相应的距离触发脉冲作为距离基准输出，当雷达工作状态正常时，该信号为有相同脉冲宽度的周期性脉冲，而如果工作不正常或未开机，则输入应为固定电平或无规律的杂波脉冲，通过对该信号的脉冲宽度及周期性检查可以准确判别雷达接收单元上电或工作与否，如果雷达开机则前端发送正常视频信号，如果雷达未开机，前端自动切换到发送内置测试图形；
(2)内置测试图形的发送
评价和测量传输信道的完整性和保真度的方法包括灰度分辨率测试、方位正确性测试和窄脉冲低阀值信号通过能力测试，本方案通过一个集成了以上三种测试功能的测试图形完成传输信道的完整性和保真度测试；
(3)观察接收到的雷达测试图形，对方位数据进行数字化分析
在显示终端操作者首先借助刻度盘观察测试图形，应具备以下特征：从0°～270°方位，在0～10.24Km距离内有灰度渐变的视频信号，灰度渐变从最小值0到最大灰度值255共4次；从20Km到60Km每隔10Km距离有个灰度低但是清晰可见的视频圈；
在主观观测的同时还应进行客观数据统计，由于前端所发送测试图形的方位数据是遵循如下规律：当前距离触发脉冲对应方位为前一距离触发脉冲对应方位加1，每一个天线周期在0到4095间循环；对接收到的雷达测试图形的方位特征码进行数字化分析：由于发送端为每个方位都是递增加1，因此接收端当前方位等于前一个方位加1则正确，在1秒的时间内统计误码率，信道误码率＝错误方位数÷全部方位数，利用方位信息的规律特征，如果不符合该原则就是判别为误码，以方位信息的误码率作为样本代表整个信道的误码率，完成信道信噪比和误码率的统计，减少统计分析开销，实现信道测试方法的数量化和标准化。
2.根椐权利要求1所述的一种雷达视频传输通道测试方法，其特征在于：所述的灰度分辨率测试设计：一般雷达视频的电压幅度值范围为0～3V，用8bit二进制位来量化，共分为256个灰度等级，每一个等级代表约0.0117V，本方案设计灰度值随时间线性增长，范围从最小灰度值0到最大灰度值255循环4次，距离范围为0～10.24千米。
3.根椐权利要求1所述的一种雷达视频传输通道测试方法，其特征在于：所述的方位正确性测试设计：将360°平均分配为4096等份，每一等份约对应0.088°，距离触发脉冲与方位一一对应，即每发送一个距离触发脉冲，方位位置值增加1，方位位置值的有序规律增长便于接收端的数字化检测；灰度分辨率图形显示角度范围设定为0°～270°，由于图形不对称，如方位信息不正确，测试图形显示的方位错误易于发现，具备直观的方位检查能力。
4.根椐权利要求1所述的一种雷达视频传输通道测试方法，其特征在于：所述的窄脉冲低阀值信号设计：从20Km开始每隔10Km距离设定一个灰度值为15(为最大灰度值255的)、宽度为秒的信号，所述低阀值和窄脉冲的信号代表了雷达信号中常见的弱小目标，如果该类型信号通过处理、传输后仍能清晰显示，则判定传输信道保真度能够满足雷达视频传输要求。
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| 雷达数字图像传输技术研究;王建军;《万方学位论文》;20090430;全文 * |
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