CN113567932A - 一种雷达显控装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种雷达显控装置，涉及雷达系统设备技术领域，解决了传统雷达显控装置的硬件电路，成本很高并且设备笨拙，体积庞大，以及功能单一，系统不能进行扩展和升级的问题，该装置包括：雷达图像显示模块，连接于雷达图像显示模块的目标信息显示模块、雷达参数设置模块和雷达状态显示模块；雷达图像显示模块为显示杂波数据、目标数据和辅助信息；目标信息显示模块为绘制雷达探测目标、雷达坐标系以及雷达探测目标在雷达坐标系的位置；雷达参数设置模块为更改雷达的工作参数；雷达状态显示模块为显示雷达的工作状态，该装置进而实现了节约使用成本，且设备轻巧，模块之间有耦合，功能强大，且能够和用户进行交互，系统的升级和扩展方便。

Description

一种雷达显控装置

技术领域

本申请涉及雷达系统设备技术领域，尤其涉及一种雷达显控装置。

背景技术

雷达显控装置作为船用导航雷达的重要组成部分，目前概括起来可以分为对两种架构的研究，一种是基于ARM+FPGA架构的显控装置系统，另一种是基于计算机架构的显控装置系统。目前，第一种方式只能够使用PPI显示器、A/R显示器或者高度显示器显示目标方位、距离和高度等一次雷达信息，而无法实现对模拟雷达回波信号进行处理，对目标的判断主要由雷达操作来完成。

传统的雷达显控装置使用的是专门的硬件电路，整体成本非常高，设备笨拙，体积庞大，而且功能单一，系统难以进行升级和扩展。

发明内容

本申请实施例通过提供一种雷达显控装置，解决了传统雷达显控装置使用专门的硬件电路，整体成本很高，并且设备笨拙，体积庞大，并且对于雷达显控装置来说，功能单一，系统不能进行扩展和升级的问题，进而实现了节约使用成本，且设备轻巧，模块之间有耦合，功能强大，且能够和用户进行交互，系统的升级和扩展方便。

本发明实施例提供了一种雷达显控装置，包括雷达图像显示模块，以及连接于所述雷达图像显示模块的目标信息显示模块、雷达参数设置模块和雷达状态显示模块；

所述雷达图像显示模块被配置为显示雷达杂波数据、雷达目标数据和辅助信息；

所述目标信息显示模块被配置为绘制雷达探测目标、雷达坐标系以及所述雷达探测目标在所述雷达坐标系的位置；

所述雷达参数设置模块被配置为更改雷达的工作参数；

所述雷达状态显示模块被配置为显示雷达的工作状态。

在一种可能实现的方式中，所述雷达图像显示模块被配置为获取图像表面的内存，判断数据帧的个数，并对每帧数据提取角度值和距离值来进行绘制。

在一种可能实现的方式中，所述雷达图像显示模块还被配置为填充所述雷达图像显示模块的显示区域的背景。

在一种可能实现的方式中，所述雷达图像显示模块被配置为根据雷达安装角度和所旋转的图像向上方式，对显示角度进行修正。

在一种可能实现的方式中，所述雷达图像显示模块被配置为利用调整后的角度与距离作为索引，在虚索引表中查出此目标点在虚拟内存中的索引值，最后再利用此索引值获取所述雷达探测目标在显示区域的坐标值，判断所述雷达探测目标是否存在，若存在则绘制目标色，不存在则绘制背景色。

在一种可能实现的方式中，所述目标信息显示模块被配置为以雷达探测目标回波信息中的方位和距离为坐标，来绘制所述雷达探测目标在所述雷达坐标系的位置。

在一种可能实现的方式中，所述目标信息显示模块被配置为按顺时针计量，距离按半径递增以及圆心处为雷达主机所在位置，来绘制所述雷达坐标系。

在一种可能实现的方式中，所述雷达参数设置模块包括多个功能按钮，多个所述功能按钮被配置为接收不同输入信息以更改雷达的不同工作参数。

在一种可能实现的方式中，每个所述功能按钮被配置为被触发或对话框的方式来实现调整对应的工作参数。

在一种可能实现的方式中，所述雷达参数设置模块还被配置为设置IP地址、雷达工作频段、切换量程、配置屏蔽角和距离、校正方位角。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例通过采用了一种雷达显控装置，该装置包括雷达显示模块、目标信息显示模块、雷达参数设置模块和雷达状态显示模块，雷达图像显示模块发送处理好的数据到目标信息显示模块和雷达状态显示模块，雷达图像显示模块接收雷达参数设置模块发送的参数信息；本发明提供的装置有效解决了传统雷达显控装置使用专门的硬件电路，整体成本很高，并且设备笨拙，体积庞大，并且对于雷达显控装置来说，功能单一，系统不能进行扩展和升级的问题，进而实现了节约使用成本，且设备轻巧，模块之间有耦合，功能强大，且能够和用户进行交互，系统的升级和扩展方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的雷达显控装置的模块示意图；

图2为本申请实施例提供的雷达显控装置的处理流程图；

图3为本申请实施例提供的雷达显控装置的目标跟踪模块流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

雷达显控装置作为船用导航雷达的重要组成部分，目前概括起来可以分为对两种架构的研究，一种是基于ARM+FPGA架构的显控装置系统，另一种是基于计算机架构的显控装置系统。目前，第一种方式只能够使用PPI显示器、A/R显示器或者高度显示器显示目标方位、距离和高度等一次雷达信息，而无法实现对模拟雷达回波信号进行处理，对目标的判断主要由雷达操作来完成。随着新型计算机的发展，基于软件化的处理能力和先进的软件开发能力为雷达显控终端实现带来了极大的方便，也为雷达显示与控制终端的发展提供了新的方向。

一种雷达显控装置，包括雷达图像显示模块101，以及连接于雷达图像显示模块101的目标信息显示模块102、雷达参数设置模块103和雷达状态显示模块104。

雷达图像显示模块101被配置为显示雷达杂波数据、雷达目标数据和辅助信息。

目标信息显示模块102被配置为绘制雷达探测目标、雷达坐标系以及雷达探测目标在雷达坐标系的位置。

雷达参数设置模块103被配置为更改雷达的工作参数。

雷达状态显示模块104被配置为显示雷达的工作状态。

本装置具有平台移植方便、功能集成高，显示直观的优点。在上述的四个模块中，雷达图像显示模块101，被配置为显示雷达杂波数据、雷达目标数据和辅助信息。雷达图像显示模块101由计算机在目标坐标点处绘制像素点来实现雷达图像的显示，雷达每2.5秒旋转一圈，绘制的像素点个数为1024*1024。

雷达图像显示模块101被配置为获取图像表面的内存，判断数据帧的个数，并对每帧数据提取角度值和距离值来进行绘制。

雷达图像显示模块101还被配置为填充雷达图像显示模块101的显示区域的背景。在进行雷达图像显示时，显示区域背景界面的绘制过程是先定义一个CGDisplay类型的对象，其次将该对象的成员变量dwFillcolor设置为背景颜色，最后显示区域背景表面对象调用glDrawElements函数对显示矩形区域进行颜色填充。在图像绘制函数接收到绘制指令之后，首先获取图像表面的内存，其次判断数据帧的个数，对每一帧的数据进行绘制，并且从每一帧的数据中提取角度值和距离值。

雷达图像显示模块101被配置为根据雷达安装角度和所旋转的图像向上方式，对显示角度进行修正。根据雷达安装时的角度调整和所旋转的图像向上方式，对数据进行角度值和距离值的提取结果进行修正。

雷达图像显示模块101被配置为利用调整后的角度与距离作为索引，在虚索引表中查出此目标点在虚拟内存中的索引值，最后再利用此索引值获取雷达探测目标在显示区域的坐标值，判断雷达探测目标是否存在，若存在则绘制目标色，不存在则绘制背景色。

目标信息显示模块102被配置为绘制雷达探测目标、雷达坐标系以及雷达探测目标在雷达坐标系的位置。目标信息显示模块102用于显示目标轨迹、航迹，用突出的亮点来表示凝聚处理和航迹处理得到的目标点位置，还有其他辅助信息如扫描线，方位线、距标圈等。

目标信息显示模块102被配置为按顺时针计量，距离按半径递增以及圆心处为雷达主机所在位置，来绘制雷达坐标系。

雷达目标显示方式以雷达目标回波中的方位和距离为坐标，对目标进行二维显示，显示的方位角以正北方向为起始零点，按照顺时针计量，距离按半径递增，圆心处为雷达主机所在位置，实现对360°范围的探测目标的分布情况进行正确的反映。进一步的，雷达图像显示模块101和目标信息显示模块102在进行图像显示时采用直角坐标的形式逐行扫描显示，但由于雷达接收目标的回波信号后是以极坐标方式对目标进行数据处理和信息提取的，所以当雷达主机将目标的方位信心和距离信息发送至极坐标系中的雷达，数据映射到需要在显示器显示的极坐标系下的像素点加以呈现。在本装置中，雷达的探测距离最大的覆盖范围为24海里。

在本装置的雷达图像显示模块101和目标信息显示模块102在进行图像显示时，在每个单元方位角上产生一组距离单元的数据，当完成各个方位的扫描后，生成一帧雷达图像，得到的每一帧雷达图像都可以构成一个数据矩阵，在显示时需要将得到的矩阵上的数据映射到直角坐标上。极坐标中通过距离和方位(ρ,θ)表达雷达的目标位置，而直角坐标系(x,y)表示，极坐标与直角左边的转换关系计算方法，如下：

其中ρ表示极坐标中的距离，θ表示极坐标中的角度，x为二维坐标系中的横坐标，y为二维坐标系中的纵坐标。

雷达参数设置模块103被配置为更改雷达的工作参数。包括多个功能按钮，多个功能按钮被配置为接收不同输入信息以更改雷达的不同工作参数。在雷达参数设置模块103，提供用户更改参数的设置功能按钮，功能按钮被配置为被触发或对话框的方式来实现调整对应的工作参数，通过用户更改参数来调整接收机增益、控制是否显示活动距标圈、控制是否开启辅助设备如ARPA、AIS、控制何时启动、待机雷达设备。并且雷达参数设置模块103可以设置IP地址，更改雷达工作频段、量程切换、配置屏蔽角、距离和方位角矫正，并保存在配置文件中。用户可以通过触发或对话框来设置各个部件的参数，并将更改后的参数通过UDP方式发送给雷达图像显示模块101，雷达参数设置模块103发送的数据帧格式帧头固定为OX7E7E。在雷达图像显示模块101中的图像显示是通过描点来实现的，所以在雷达参数设置模块103中，设置了控制点迹大小、形状和颜色。由于是在MFC中SetPixel函数画的像素点，所以可以通过以某像素为中心画圆或者画方。点迹设置可以对点迹的大小、形状和颜色进行设置。点迹的形状可选圆形和方形，点迹的大小可选1～4像素点，点迹颜色可以通过RGB自行输入。

雷达状态显示模块104被配置为显示雷达的工作状态。在雷达状态显示模块104中，显示当前雷达的工作状态，如电源状态、伺服状态、功放状态、信处工作状态、天线转动状态、转速等。雷达状态显示模块103主要显示的是本装置是否能够正常工作，以及是否能够正常的通信，各模块之间采用以太网通信，本装置开机90s后雷达初始化完成。

如图2，本装置主要处理流程，选择Windows操作系统作为雷达显控软件开发和运行的环境，系统采用图形用户界面，支持对话框和视图等用户接口对象，满足雷达显控软件，人机交互和数据显示的需求，选择Microsoft Visual C++2013和OpenGL库作为开发显控软件的工具。

进一步地，雷达系统开机后，软件从配置文件中读取配置参数进行初始化工作。初始化完成后，雷达上单元进入预热计时阶段，显控软件显示终端开机时间以及雷达上单元发射无线电波的时间。预热时间达到90s后，雷达系统进入待机状态，随时准备发射脉冲无线电波。在软件完成初始化以后，就一直等待接收助航设备发送的信息，以及控制设备发送的控制指令。

更进一步的，软件接收到助航设备发送的信息后，对信息进行处理，将助航信息以文字的形式进行显示。假如助航信息是AIS信息，则进一步判断雷达工作状态，如果雷达处于发射状态时，则对AIS信息进行图形绘制，否则不予处理。

更进一步的，软件收到控制指令后对指令类型进行判断，如果不是发射指令，则进一步判断是否是回波尾迹显示或是图形放大指令，当判断结果为假时，按照指令进行人机交互；当判断结果为真时，继续判断雷达发射状态，如果雷达处于发射状态，则进行尾迹显示或图形放大显示，否则不予处理。如果指令是发射指令，则判断雷达发射状态，若雷达处于待机状态，则发射指令有效，否则无效。雷达进入发射状态后，一直监听网口等待接收数据。若软件在5s之内未收到任何数据，则判定雷达系统存在问题，打印报警信息并进行报警。若软件5s内收到数据，则对数据进行处理，判断HD信号、BP信号、视频信号三者是否同时存在。如果三者都存在，则进行雷达图像的绘制，否则打印报警信息并报警。

如图3，信号处理在进行检测判决后，得到大量“压缩”信号原始目标点迹数据。首先将原始点迹数据分别进行归类，把同一目标产生的点迹数据归并起来，并区分同方位、邻距离或同距离、邻方位的点迹数据，再区分方位和距离上的邻近目标，将一次扫描获得的同一目标的点迹数据进行点迹凝聚，进而精确估计该目标的距离和方位参数。

进一步的，雷达在第一个周期扫描得到的每个量测点均对应一条可能航迹，用环形波门作为初始相关波门，形成下个扫描周期量测点的预测区域，并判断初始相关波门内是否存在第二个扫描周期的有效量测。

更进一步的，如果初始相关波门内存在不唯一的有效量测，就需要将当前的可能航迹分解为多个暂时航迹，用第一次和第二次的量测确定可能航迹。每条可能航迹根据目标的运动特性进行直线外推，预测出下一时刻量测点出现的位置，然后以目标的预测位置为中心形成自适应相关波门，相关波门的尺寸取决于航迹外推的误差协方差。

更进一步的，第三个扫描周期得到的量测点后，对于分裂形成的暂时航迹，如果其后续波门内均不存在有效量测，此时可将当前的暂时航迹转换成撤销航迹并删除此撤销航迹；如果当前存在有效量测，则分别用第二次量测与第三次的两个量测数据确定该航迹的航迹头。

更进一步的，第四个扫描周期得到的量测点后，对于落入自适应相关波门内的量测点，对其进行数据关联。如果某个目标的自适应相关波门内没有落入量测点，则根据自适应相关波门对相关波门的尺寸、中心位置做相应的调整。

更进一步的，重复执行上述的四个步骤，直到形成稳定航迹或撤销航迹为止；

更进一步的，在每一个扫描周期，对于所有与当前存在的航迹关联失败的量测点，都需要从航迹起始的第一步开始对其进行处理，即分别以这些量测为中心，重新建立初始环形大波门，然后执行航迹起始的第一步。

虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。本实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照本实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。

上述实施例阐明的装置或模块，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。当然，也可以将实现某功能的模块由多个子模块或子单元组合实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的硬件的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，也可以通过数据迁移的实施过程中体现出来。该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动装置，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。本申请的全部或者部分可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、移动通信装置、多处理器系统、基于微处理器的系统、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种雷达显控装置，其特征在于，包括雷达图像显示模块(101)，以及连接于所述雷达图像显示模块(101)的目标信息显示模块(102)、雷达参数设置模块(103)和雷达状态显示模块(104)；

所述雷达图像显示模块(101)被配置为显示雷达杂波数据、雷达目标数据和辅助信息；

所述目标信息显示模块(102)被配置为绘制雷达探测目标、雷达坐标系以及所述雷达探测目标在所述雷达坐标系的位置；

所述雷达参数设置模块(103)被配置为更改雷达的工作参数；

所述雷达状态显示模块(104)被配置为显示雷达的工作状态。

2.根据权利要求1所述的雷达显控装置，其特征在于，所述雷达图像显示模块(101)被配置为获取图像表面的内存，判断数据帧的个数，并对每帧数据提取角度值和距离值来进行绘制。

3.根据权利要求2所述的雷达显控装置，其特征在于，所述雷达图像显示模块(101)还被配置为填充所述雷达图像显示模块(101)的显示区域的背景。

4.根据权利要求3所述的雷达显控装置，其特征在于，所述雷达图像显示模块(101)被配置为根据雷达安装角度和所旋转的图像向上方式，对显示角度进行修正。

5.根据权利要求4所述的雷达显控装置，其特征在于，所述雷达图像显示模块(101)被配置为利用调整后的角度与距离作为索引，在虚索引表中查出此目标点在虚拟内存中的索引值，最后再利用此索引值获取所述雷达探测目标在显示区域的坐标值，判断所述雷达探测目标是否存在，若存在则绘制目标色，不存在则绘制背景色。

6.根据权利要求1所述的雷达显控装置，其特征在于，所述目标信息显示模块(102)被配置为以雷达探测目标回波信息中的方位和距离为坐标，来绘制所述雷达探测目标在所述雷达坐标系的位置。

7.根据权利要求6所述的雷达显控装置，其特征在于，所述目标信息显示模块(102)被配置为按顺时针计量，距离按半径递增以及圆心处为雷达主机所在位置，来绘制所述雷达坐标系。

8.根据权利要求1所述的雷达显控装置，其特征在于，所述雷达参数设置模块(103)包括多个功能按钮，多个所述功能按钮被配置为接收不同输入信息以更改雷达的不同工作参数。

9.根据权利要求8所述的雷达显控装置，其特征在于，每个所述功能按钮被配置为被触发或对话框的方式来实现调整对应的工作参数。

10.根据权利要求8所述的雷达显控装置，其特征在于，所述雷达参数设置模块(103)还被配置为设置IP地址、雷达工作频段、切换量程、配置屏蔽角和距离、校正方位角。

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