CN106918803B

CN106918803B - 一种机载气象雷达视频处理方法

Info

Publication number: CN106918803B
Application number: CN201510998651.9A
Authority: CN
Inventors: 刘子豪; 李志科; 周海东
Original assignee: Leihua Electronic Technology Research Institute Aviation Industry Corp of China
Current assignee: Leihua Electronic Technology Research Institute Aviation Industry Corp of China
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2020-07-03
Anticipated expiration: 2035-12-28
Also published as: CN106918803A

Abstract

本发明涉及一种机载气象雷达视频处理方法，其运行环境为机载的视频处理器(1)、信号处理器(2)、接口处理器(3)、存储器(4)组成的雷达视频处理系统，其特征在于，具体处理步骤如下：1)视频处理器(1)通过接口处理器(3)获取载机位置信息；2)视频处理器(1)根据载机位置信息Lo，La，Lo₀，La₀计算载机运动距离，并对历史探测数据进行修正；3)视频处理器(1)根据载机航向信息H，4)视频处理器(1)从接口处理器(3)获取的雷达闭锁状态f，5)视频处理器(1)根据载机真航向H，从存储器(4)中提出探测数据，进行门限判别，生成显示画面并送显。本发明成功实现了机载气象雷达在受到间歇闭锁控制时的视频处理问题。

Description

一种机载气象雷达视频处理方法

技术领域

本发明属于雷达视频处理领域，涉及机载气象雷达受到间歇的闭锁信号控制时的视频处理方法的改进。

背景技术

机载气象雷达视频处理是将雷达探测探测结果转换为飞行员可读的显示画面。机载气象雷达工作时按照一定的周期发送大功率射频信号并接收目标回波信号，雷达扫描器带动天线持续地在限定的角度内往复扫描，连续地探测限定的角度内各个方向、距离上的目标，经下变频和采样后送处理单元，处理单元将处理后的回波信号与判别门限进行比较，直接将目标按照角度、距离和强度通过特定的颜色显示出来。机载气象雷达发射、接收通道正常工作时，随扫描器持续扫描而形成的探测结果是连续显示的。

闭锁是解决飞机不同电子设备间工作相互干扰的一种方法，能够根据电子设备的任务优先级，通过使用闭锁信号控制低优先级电子设备进入不工作状态，优先保证高优先级电子设备的正常工作。对于某些特种飞机，气象雷达属于低优先级电子设备，在工作时会受到特定时宽和周期的闭锁信号的控制。

现役机载气象雷达在闭锁状态下的一般工作流程为：

1、通过闭锁信号控制机载气象雷达关闭发射通道，防止雷达对机上其它电子设备间产生干扰，保证高优先级电子设备的正常工作；

2、通过闭锁信号关闭雷达接收通道，防止雷达受机上其它电子设备干扰；

3、保持扫描器持续扫描；

4、按照扫描角度，对接收数据进行量化后，直接生成雷达视频。

使用该类闭锁方法，雷达显示画面会受到影响。由于机载气象雷达在闭锁时关闭发射、接收通道，无探测信息，因此会造成雷达显示的气象目标不连续，影响飞行员对危险气象的判读。

发明内容

发明目的

改进机载气象雷达受到间歇的闭锁信号控制时的视频处理方法，解决机载气象雷达在闭锁工作时生成连续的、准确的气象探测视频画面的问题。

技术方案

一种机载气象雷达视频处理方法，本发明的运行环境为机载的视频处理器1、信号处理器2、接口处理器3、存储器4组成的雷达视频处理系统，其特征在于，具体处理步骤如下：

视频处理器1通过接口处理器3获取载机位置信息，包括载机经度Lo、纬度La和真航向H；从存储器4获取历史探测数据，包括历史探测数据中心经度Lo₀、纬度La₀，历史探测数据P_0ij；从信号处理器2获取气象雷达实时探测结果，包括同一方位回波处理结果数据P_θn，回波结果所在的方位角度θ，每组处理结果的距离门个数N_r，距离门大小L；上述信息均传送至视频处理器1；

视频处理器1根据载机位置信息Lo，La，Lo₀，La₀计算载机运动距离，并对历史探测数据进行修正；

视频处理器1根据载机航向信息H，将从信号处理器2获得的实时探测处理结果由极坐标P_θn转换为直角坐标P_mn，使实时探测结果和历史探测结果坐标对应；

视频处理器1从接口处理器3获取的雷达闭锁状态f，进行探测数据融合，当i＝m且j＝n时，P_Cij＝αP_0ij+βP_mn；

视频处理器1根据载机真航向H，从存储器4中提出探测数据，进行门限判别，生成显示画面并送显。

发明的优点

本发明成功实现了机载气象雷达在受到间歇闭锁控制时的视频处理问题。使用本发明所述方法，雷达能够自动使用历史数据，根据闭锁状态进行数据融合，选择使用加权求和数据或直接使用历史探测数据，保证了在接收通道受闭锁影响、接收数据不连续情况下的视频画面连续性。本发明同时引入历史探测数据位置修正，保证了历史探测数据位置上的精确性，保证了后续的视频数据融合的可行性。本发明可用于机载气象雷达视频处理。

附图说明

图1是雷达视频处理系统的示意图。

图2是本发明技术方案。

具体实施方式

实施发明的优选具体实施方式和实施例。

如图1所示，所述的雷达视频处理系统由机载的视频处理器1、信号处理器2、接口处理器3、存储器4组成，具体处理方式如下：

如图2所示，视频处理器1通过接口处理器3获取载机位置信息和量程选择信息，载机位置信息包括载机经度Lo、纬度La和真航向H，量程选择位Range；从存储器4获取历史探测数据，包括历史探测数据中心经度Lo₀、纬度La₀，历史探测数据(i,j,P_0ij)；从信号处理器2获取气象雷达实时探测结果，包括同一方位回波处理结果数据P_θr，回波结果所在的方位角度θ，每组处理结果的距离门个数N_r，距离门大小L；上述信息均传送至视频处理器1；

2、进行历史探测数据位置修正；

2.1、计算载机运动距离：根据载机位置信息Lo，La，Lo₀，La₀计算载机运动距离为x＝(Lo-Lo₀)×R×La，y＝(La-La₀)×R，其中R为地球半径；

2.2、折算载机运动距离到视频像素平移个数：Δx＝x/μ，Δy＝y/μ，其中μ为单个像素点代表的距离；

2.3、按照Δx，Δy对历史探测数据(i,j,P_0ij)分别进行横向、纵向平移操作，其中i＝i-Δx，j＝j-Δy；

3、根据载机航向信息H，将实时探测处理结果由极坐标存储形式(θ,r,P_θr)转换为直角坐标存储形式(m,n,P_mn)，其中m＝r×L×cos(90°-(H+θ))＝r×L×sin(H+θ)，n＝r×L×sin(90°-(H+θ))＝r×L×cos(H+θ)，P_mn＝P_θr，使实时探测结果和历史探测结果坐标对应；

4、获取雷达闭锁状态f，进行探测数据融合，对实时探测结果存储数组(m,n,P_mn)进行遍历，计算探测数据融合结果P_Cij＝αP_0ij+βP_mn(当i＝m且j＝n时)；

4.1、如果雷达被闭锁，则取α＝1，β＝0，直接使用历史探测数据，不处理实时探测结果；

4.2、如果雷达未被闭锁，则α＝0.5，β＝0.5，P_Cij＝0.5P_0ij+0.5P_mn(当i＝m且j＝n时)将实时探测数据同历史探测数据进行加权求和；

4.3、将融合探测数据(i,j,P_Cij)做为新的历史探测数据存入存储器；

5、根据载机真航向H，从存储器中提出探测数据，进行门限判别，生成显示画面并送显；

5.1、根据真航向H和量程选择Range，确定视频显示区域边界约束函数；

5.1.1、视频显示区域底边约束：

5.1.2、视频显示区域圆弧边界约束为

其中μ为单个像素点代表的距离；

5.2、遍历历史探测数据存储器，将位于5.1步所列的约束区域内的探测数据进行门限判别和生成显示画面；

5.2.1、读取历史探测数据存储器(i,j,P_Cij)，判断探测数据坐标(i,j)是否位于约束区域内，如果位于约束区域外，跳过5.2.2,5.2.3步；

5.2.2、将探测数据P_Cij同降雨强度判别门限进行比较，量化为相应级别D_ij；

5.2.3、将探测数据坐标(i,j)转换到显示坐标(u,v)，u＝i×cos(H)-j×sin(H)，v＝i×sin(H)+j×cos(H)，并将量化级别D_ij填写到显示画面(u,v)对应的像素位置；

5.2.4、判断下一组坐标，直至遍历历史探测数据存储器；

5.3、待5.2步完成后，将生成的显示画面送显。

Claims

1.一种机载气象雷达视频处理方法，其运行环境为机载的视频处理器(1)、信号处理器(2)、接口处理器(3)、存储器(4)组成的雷达视频处理系统，其特征在于，具体处理步骤如下：

1)视频处理器(1)通过接口处理器(3)获取载机位置信息，包括载机经度Lo、纬度La和真航向H；从存储器(4)获取历史探测数据，包括历史探测数据中心经度Lo₀、纬度La₀，历史探测数据(i,j,P_0ij)；从信号处理器(2)获取气象雷达实时探测结果，包括同一方位回波处理结果数据P_θr，回波结果所在的方位角度θ，每组处理结果的距离门个数N_r，距离门大小L；上述信息均传送至视频处理器(1)；

2)视频处理器(1)根据载机位置信息Lo，La，Lo₀，La₀计算载机运动距离，并对历史探测数据进行修正；

3)视频处理器(1)根据载机真航向信息H，将从信号处理器(2)获得的实时探测处理结果由极坐标P_θn转换为直角坐标P_mn，使实时探测结果和历史探测结果坐标对应；

4)视频处理器(1)获取雷达闭锁状态f，进行探测数据融合，对实时探测结果存储数组(m,n,P_mn)进行遍历，计算探测数据融合结果P_Cij＝αP_0ij+βP_mn，当i＝m且j＝n时，

如果雷达被闭锁，则取α＝1，β＝0，直接使用历史探测数据，不处理实时探测结果；

如果雷达未被闭锁，则α＝0.5，β＝0.5，P_Cij＝0.5P_0ij+0.5P_mn，将实时探测数据同历史探测数据进行加权求和；

5)视频处理器(1)根据载机真航向H，从存储器(4)中提出探测数据，进行门限判别，生成显示画面并送显。

2.如权利要求1所述的机载气象雷达视频处理方法，其特征在于，具体处理步骤如下：

1：视频处理器(1)通过接口处理器(3)获取载机位置信息和量程选择信息，载机位置信息包括载机经度Lo、纬度La和真航向H，量程选择位Range；从存储器(4)获取历史探测数据，包括历史探测数据中心经度Lo₀、纬度La₀，历史探测数据(i,j,P_0ij)；从信号处理器(2)获取气象雷达实时探测结果，包括同一方位回波处理结果数据P_θr，回波结果所在的方位角度θ，每组处理结果的距离门个数N_r，距离门大小L；上述信息均传送至视频处理器(1)；

2：进行历史探测数据位置修正；

2.1：计算载机运动距离：根据载机位置信息Lo，La，Lo₀，La₀计算载机运动距离为x＝(Lo-Lo₀)×R×La，y＝(La-La₀)×R，其中R为地球半径；

2.2：折算载机运动距离到视频像素平移个数：Δx＝x/μ，Δy＝y/μ，其中μ为单个像素点代表的距离；

2.3：按照Δx，Δy对历史探测数据(i,j,P_0ij)分别进行横向、纵向平移操作，其中i＝i-Δx，j＝j-Δy；

3：根据载机真航向H，将实时探测处理结果由极坐标存储形式(θ,r,P_θr)转换为直角坐标存储形式(m,n,P_mn)，其中m＝r×L×cos(90°-(H+θ))＝r×L×sin(H+θ)，n＝r×L×sin(90°-(H+θ))＝r×L×cos(H+θ)，P_mn＝P_θr，使实时探测结果和历史探测结果坐标对应；

4：获取雷达闭锁状态f，进行探测数据融合，对实时探测结果存储数组(m,n,P_mn)进行遍历，计算探测数据融合结果P_Cij＝αP_0ij+βP_mn当i＝m且j＝n时；

4.1：如果雷达被闭锁，则取α＝1，β＝0，直接使用历史探测数据，不处理实时探测结果；

4.2：如果雷达未被闭锁，则α＝0.5，β＝0.5，P_Cij＝0.5P_0ij+0.5P_mn，当i＝m且j＝n时，将实时探测数据同历史探测数据进行加权求和；

4.3：将融合探测数据(i,j,P_Cij)做为新的历史探测数据存入存储器；

5：根据载机真航向H，从存储器中提出探测数据，进行门限判别，生成显示画面并送显；

5.1：根据真航向H和量程选择位Range，确定视频显示区域边界约束函数；

5.1.1：视频显示区域底边约束：

5.1.2：视频显示区域圆弧边界约束为

其中μ为单个像素点代表的距离；

5.2：遍历历史探测数据存储器，将位于5.1步所列的约束区域内的探测数据进行门限判别和生成显示画面；

5.2.1：读取历史探测数据存储器(i,j,P_Cij)，判断探测数据坐标(i,j)是否位于约束区域内，如果位于约束区域外，跳过5.2.2,5.2.3步；

5.2.2：将探测数据P_Cij同降雨强度判别门限进行比较，量化为相应级别D_ij；

5.2.3：将探测数据坐标(i,j)转换到显示坐标(u,v)，u＝i×cos(H)-j×sin(H)，v＝i×sin(H)+j×cos(H)，并将量化级别D_ij填写到显示画面(u,v)对应的像素位置；

5.2.4：判断下一组坐标，直至遍历历史探测数据存储器；

5.3：待5.2步完成后，将生成的显示画面送显。