CN203673065U - 一种多功能的雷达信号发生检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种多功能的雷达信号发生检测装置,该设备包括:机箱、电源模块、人机接口模块、单板机、硬盘、显示屏与雷达接口检测与发生模块,并能执行如下步骤:(1)能够完成对雷达前端采集的雷达信号的分析,并将分析出的雷达信号数据在设备自带显示器上进行显示;(2)能将多种雷达接口信号数字化后通过软件在设备自带显示器上显示雷达视频图像,用以判断当前雷达接口状态;(3)能简单模拟各种环扫雷达的目标视频回波信号,模拟雷达信号能使雷达视频接入设备在没有雷达信号输入的情况下有效地检测雷达视频接入设备前端接口电路。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子设备领域,属于一种能模拟发生多种雷达接口信号并能检测和显示多种雷达接口信号量用以判断雷达接口输出是否正确的便携式测试装置。
背景技术
舰载雷达具有多种雷达接口形式,目前常用舰载基于环扫、扇扫的二坐标和三坐标雷达的雷达视频接口分为回波视频信号,单端或差分主触发脉冲信号、单端或差分正北信号、单端或差分方位增量信号等信号量,目前水面舰艇雷达视频接入设备多为分布式结构,前端处理设备位于传感器设备舱室,这就造成在传感器与指控系统对接时无法同时观测到双方的图像,经常需要往返指控舱室与传感器舱室来观测调整,极为不便;雷达视频接入设备在单机调试时缺乏雷达信号源输入,不能检测雷达接口部分功能正常与否,因此需要研制一种能够便携的并能有效发生和检测并显示雷达相关信号的专用设备来减轻实际工作中的负担。
发明内容
本实用新型一种多功能的雷达信号发生检测装置,包括:机箱,电源模块、人机接口模块、单板机、硬盘、液晶显示屏与雷达接口检测与发生模块;其中电源模块外接AC~220V电源内嵌于机箱内,负责为单板机和液晶显示屏提供电源;人机接口模块包括笔记本键盘和触摸板,折叠安装在机箱前面板上,通过USB接口连至单板机;硬盘采用存储容量64G电子盘通过SATA接口连至单板机;液晶显示屏内嵌于机箱前面板,通过DVI电缆接口与单板机显示输出端相连;雷达接口检测与发生模块为具有6U结构CPCI系统总线模块,插入单板机CPCI总线插槽。
所述机箱整机外形尺寸(宽×深×高):360×300×89(mm)不包含橡胶垫角,重量≤9.5kg,整机采用Windows XP操作系统。所述液晶显示屏选用15" UXGA TFT LCD,最大亮度不低于200cd/m2,液晶屏控制板为DVI信号输入。
所述人机接口模块采用笔记本键盘作为输入设备,鼠标设计为触摸板形式。键盘和触摸板安装在机箱正中,符合人体操作习惯。键盘采用标准笔记本键盘排列方式,扩展一个FN键作为键盘扩展输入。触摸板作为鼠标操作,触摸板下方排列左右两个按键。
所述的内置雷达接口检测与发生模块,包括:A/D视频信号采样与多接口匹配、FPGA芯片、数字信号处理器DSP和雷达数据输出模块。
所述的内置雷达接口检测与发生模块的板载FPGA芯片包括:雷达接口输入与数据预处理模块、时序控制模块、数据缓冲与存储器模块、数据检测与分析模块和视频发生数据缓存与处理模块。
所述的内置雷达接口检测与发生模块的板载雷达数据输出模块由D/A变换与多接口雷达视频信号输出模块和网络协议栈。
如附图1所示,本发明设计了多种接口的雷达前端用于完成多种接口的雷达视频信息的信号采样与预处理,FPGA完成对雷达前端采集的雷达信号的分析,如一个天线周期内输入的主脉冲数和方位增量数的统计以及当前天线周期的统计等,并通过串口发送至单板机进行处理,同时FPGA对收到的雷达视频信息进行判断并自适应选择正确的接口信息,归一化处理后送入DSP中进行数字化处理,在DSP中对收到的雷达视频信息运用雷达视频数据实时压缩算法进行压缩处理,并对网络协议栈芯片进行配置。网络协议栈将数字化后的雷达视频信息数据流通过以太网传输至基于Intel Core 2 Duo处理器的CompactPCI单板电脑MIC-3392的网络口,通过雷达视频显示软件可以将雷达视频数据流还原成雷达视频画面显示在一种多功能雷达接口检测与发生装置的液晶显示屏上,同时液晶显示屏上还可以显示当前雷达接口信号的相关信息,如一个天线周期内输入的主脉冲数和方位增量数的统计以及当前天线周期的统计等。
本发明可以简单模拟各种环扫雷达的目标视频回波信号,是一种通用型、智能化的综合模拟设备,本发明设有一组功能控制命令,可以直接在显示器上根据菜单提示进行命令控制操作,以选择显示视频和模拟态势等。为保证视频发生的适用性、通用性,体系结构的选择应在满足系统数据输出速率要求的同时,使软硬件实现的复杂性最小,采用模块化设计,使其能够对雷达信号进行智能化模拟,灵活性和适用性强。
其工作流程如下:
1)由硬件产生所需模拟的雷达特性相应的主脉冲、正北、方位增量(或方位全量)等周期信号;
2)根据所需模拟的参数要求,由硬件计算出周期性运动的简单目标回波数据;
3)回波数据送D/A转换器,产生回波视频信号。
本实用新型 一种多功能的雷达信号发生检测装置的优点是:
(1)采用本发明完成对雷达前端采集的雷达信号的分析,并将分析出的雷达信号数据在设备自带显示器上进行显示,雷达信号检测器能实现如下几种功能:
能实时检测出当前天线周期中主脉冲的数量;
能实时检测出当前天线周期中方位增量脉冲的数量;
能实时检测出当前天线周期;
能实时检测出当前输入雷达主脉冲信号的周期;
能实时检测出当前输入雷达方位增量信号的周期。
(2)能将多种雷达接口信号数字化后通过软件在设备自带显示器上显示雷达视频图像,用以判断当前雷达接口状态。
(3)能简单模拟各种环扫雷达的目标视频回波信号,模拟雷达信号能使雷达视频接入设备在没有雷达信号输入的情况下有效地检测雷达视频接入设备前端接口电路。
附图说明
图1是本发明的组成框图;
图2是本发明功能模块组成框图;
图3是本发明的雷达接口检测与发生模块框图;
图4a是本发明的数据流程图。
图4b是本发明的数据流程图。
具体实施方式
如附图1所示,一种多功能雷达接口发生检测装置由机箱1、电源模块2、人机接口模块3、单板机4、硬盘5、液晶显示屏6与雷达接口检测与发生模块7组成。其中,单板机4采用基于Intel Core 2 Duo处理器的CompactPCI单板电脑MIC-3392,硬盘5与电源模块2均内置于机箱1内,人机接口模块3采用笔记本键盘作为输入设备,鼠标设计为触摸板形式,折叠安装于机箱前面板正中,15" UXGA TFT LCD液晶显示屏6嵌入在机箱前面板上,通过DVI电缆与单板机相连,雷达接口检测与发生模块7为采用CPCI标准总线接口6U板卡,插入单板机CPCI总线插槽中。
如附图1所示,一种多功能的雷达信号发生检测装置的内置雷达接口检测与发生模块7由A/D视频信号采样与多接口匹配模块8、FPGA芯片14、数字信号处理器DSP 15、雷达数据输出模块18组成。其中A/D视频信号采样与多接口匹配模块8能够匹配接收多种接口的基于环扫和扇扫的二坐标雷达或三坐标雷达信号,包括雷达回波视频信号、零距离脉冲信号、正北信号、方位增量或全量信号等,并将收到的信息送至FPGA芯片14;FPGA芯片14包括雷达接口输入与数据预处理模块9、时序控制模块10、数据缓冲及存储器控制模块11、数据检测与分析模块12和视频发生数据缓存与处理模块13。雷达接口输入与数据预处理模块9能将从A/D视频信号采样与多接口匹配模块8收到的多种雷达特征信号归一化成方位全量码和采样后的回波视频数字信号量并送入到时序控制模块10中;时序控制模块10对归一化处理后的雷达方位信息和采样后的雷达回波视频信息进行组合编码和时序控制,并将生成的组合编码数据送入数据缓存与处理模块11,数据缓存及存储器控制模块11对收到的组合编码进行数据缓存处理与存储器控制处理,数据检测与分析模块12分析数据缓存及存储器控制模块11中的组合编码数据,提取雷达信号特征值(包含每正北周期方位增量数、每正北周期零距离触发脉冲数,依据内部时钟得出的当前天线周期、正北周期和零距离触发脉冲周期)送入指定寄存器中,视频发生数据缓存与处理模块13接收来自单板机通过串口送入的设定信息,生成雷达视频模拟数据,输出至D/A变换与多接口雷达视频信号输出模块16;数字信号处理器DSP 15读取FPGA芯片14中的组合编码信息,完成雷达视频压缩算法的处理与网络协议栈芯片的数据配置,并将压缩编码后的雷达视频数据流送往网络协议栈芯片17;雷达数据输出模块18包括D/A变换与多接口雷达视频信号输出模块16和网络协议栈芯片17,D/A变换与多接口雷达视频信号输出模块16将视频发生数据缓存与处理模块13中的数据信息还原成雷达视频回波和数据信息输出,网络协议栈芯片17接收数字信号处理器DSP 15输出的雷达视频数据流信息与网络配置信息,并将雷达视频数据流通过以太网传输给单板机进行显示处理。
如附图2所示,雷达的各种同步信号通过视频信号采样与多接口匹配模块中缓冲器进行匹配送入FPGA,雷达视频回波进行采样后也送入FPGA电路。FPGA芯片14功能由自适应接口选择与归一化处理模块9、时序控制模块10、数据缓冲及存储器控制模块11、数据检测与分析模块12和视频发生数据缓存与处理模块13组成。
如附图2所示,自适应接口选择与归一化处理模块9对收到的雷达视频信息进行判断并自适应选择正确的接口信息,分别为包括单端和差分的方位增量、正北、主触发脉冲、视频回波等雷达信号的输入与归一化处理,并对输入的雷达视频进行增益调节控制,并将处理后的信号送入时序控制模块。
如附图2所示,时序控制模块10完成对接收到的雷达信号数字量和模拟量进行自适应选择后重新编码排序与预处理;对天线方位信息和定时信号的分析处理和雷达视频进行预处理;应用恒虚警门限电路自动设置噪声门限。时序控制模块处理后的信息送入数据缓冲及存储器控制模块。
如附图2所示,数据缓冲及存储器控制模块11在FPGA片内存储器中存储一个雷达距离触发周期的雷达数字视频和方位等控制信息后,与DSP进行通信。
如附图2所示,数据检测与分析模块12在FPGA中,使用一个由RAM组成的计数器,由雷达输入的正北信号触发,用来分别计算在一个正北周期内收到的距离触发脉冲数和方位增量数,并将结果通过串口送往单板机,在FPGA中设计一个计时器,用以计算得出当前零距离触发脉冲周期和正北周期,将其送往单板机处理。
如附图2所示,视频发生数据缓存与处理模块13主要进行雷达信号的发生模拟,能模拟各种基于环扫的雷达的固定周期的主脉冲、方位增量(或方位全量)、正北信号等信号;模拟的目标视频幅度可调;目标态势缺省设置为周期性运动的多个目标。模拟的目标方位、距离属性等信息送往单板机进行显示,提供系统调试和仿真测试。
如附图2所示,高性能DSP模块15主要完成压缩算法的计算,对数据输出模块的硬件协议栈芯片进行控制和网络传输的控制,对输入输出缓冲区的管理与控制等功能。
如附图2所示,硬件协议栈模块17主要完成将压缩后的雷达视频通过UDP协议发送到以太网络,根据网络环境来自适应调节发送的雷达视频数据流;同时,硬件协议栈模块还接受显示控制中心或远程终端对雷达接口检测与发生模块的控制信息,对本板的各种参数进行调整和功能控制。
如附图2所示,单板机4采用基于Intel Core 2 Duo处理器的CompactPCI单板电脑MIC-3392搭建硬件平台,MIC-3392单板电脑性能卓越、节省能耗。使用了PCI Express(PCIe)技术来实现I/O吞吐量的最大化,并集成有2.5"串行ATA硬盘,最大速度2.0GHz,带2M缓存、前端总线667MHz、板上集成2G DDR2内存、集成GMA950显卡,支持双路显示,一路DVI\VGA复用,一路DVI,显示分辨率不小于1600×1200×24位真彩色,刷新频率不小于60Hz,显存224M,集成2路100/1000Mbps自适应以太网卡,提供一个串口(COM1),两个USB2.0端口,一个DB-15VGA端口,一个PMC开口,工作温度在0~55度。
如附图2所示,液晶显示屏6选用15" UXGA TFT LCD,最大亮度不低于200cd/m2,液晶屏控制板为DVI信号输入。
如附图2所示,硬盘5采用存储容量64G电子盘。
如附图2所示,人机接口模块3采用笔记本键盘作为输入设备,鼠标设计为触摸板形式。键盘和触摸板安装在机箱正中,符合人体操作习惯。键盘采用标准笔记本键盘排列方式,扩展一个FN键作为键盘扩展输入。触摸板作为鼠标操作,触摸板下方排列左右两个按键。
整机外形尺寸(宽×深×高):360×300×89(mm)不包含橡胶垫角,重量≤9.5kg,整机采用Windows XP操作系统。
如附图3,4a、4b所示,网络协议栈模块17将数字化后的雷达视频信息数据流通过以太网传输至单板机模块的网络口,通过雷达视频显示软件可以将雷达视频数据流还原成雷达视频画面显示在一种多功能雷达接口发生检测装置的液晶显示屏上,同时液晶显示屏上还可以显示从串口接收到的当前雷达接口信号的相关信息,如一个天线周期内输入的主脉冲数和方位增量数的统计以及当前天线周期的统计等。一种多功能雷达接口发生检测装置软件还可以接收从人机接口送至的人工设定视频发生信息。雷达接口检测与发生模块通过CPCI总线与单板机相连上,可看作单板机的外围设备,CPU可通过CPCI总线访问雷达接口检测与发生模块。CPU也可以通过CPCI总线向雷达接口检测与发生模块内的数据缓冲及存储器控制模块双口RAM传送目标回波数据,从而形成一个计算机应用系统。所以各模块与多总线之间的交往必须符合CPCI总线规范。寄存器是雷达接口检测与发生模块和计算机进行信息交流的重要渠道,通过寄存器的控制单板机可充分发挥作用,使雷达接口检测与发生模块视频发生工作参数改变更为灵活,自检及维护也更为方便。由于雷达接口检测与发生模块是挂在CPCI总线上的一个设备,考虑到控制方便和故障诊断的需要,雷达接口检测与发生模块内部的寄存器地址和存储器地址与单板机统一编址,CPU可通过CPCI总线访问雷达接口检测与发生模块内部寄存器和目标数据存储器。
Claims (7)
1.一种多功能的雷达信号发生检测装置,包括:机箱(1),其特征在于:还有电源模块(2)、人机接口模块(3)、单板机(4)、硬盘(5)、液晶显示屏(6)与雷达接口检测与发生模块(7);其中电源模块(2)外接AC~220V电源内嵌于机箱(1)内,负责为单板机(4)和液晶显示屏(6)提供电源;人机接口模块(3)包括笔记本键盘和触摸板,折叠安装在机箱(1)前面板上,通过USB接口连至单板机(4);硬盘(5)采用存储容量64G电子盘通过SATA接口连至单板机(4);液晶显示屏(6)内嵌于机箱(1)前面板,通过DVI电缆接口与单板机(4)显示输出端相连;雷达接口检测与发生模块(7)为具有6U结构CPCI系统总线模块,插入单板机(4)CPCI总线插槽。
2.根据权利要求1所述的一种多功能的雷达信号发生检测装置,其特征在于:所述机箱(1)整机外形尺寸宽×深×高为360×300×89,单位:mm,不包含橡胶垫角,重量≤9.5kg,整机采用Windows XP操作系统。
3.根据权利要求1所述的一种多功能的雷达信号发生检测装置,其特征在于:所述液晶显示屏(6)选用15"UXGA TFT LCD,最大亮度不低于200cd/m2,液晶屏控制板为DVI信号输入。
4.根据权利要求1所述的一种多功能的雷达信号发生检测装置,其特征在于:所述人机接口模块(3)采用笔记本键盘作为输入设备,鼠标设计为触摸板形式,键盘和触摸板安装在机箱正中,符合人体操作习惯,键盘采用标准笔记本键盘排列方式,扩展一个FN键作为键盘扩展输入,触摸板作为鼠标操作,触摸板下方排列左右两个按键。
5.根据权利要求1所述的一种多功能的雷达信号发生检测装置,其特征在于:所述的内置雷达接口检测与发生模块(7),包括:A/D视频信号采样与多接口匹配(8)、FPGA芯片(14)、数字信号处理器DSP(15)和雷达数据输出模块(18)。
6.根据权利要求3所述的一种多功能的雷达信号发生检测装置,其特征在于:所述的内置雷达接口检测与发生模块(7)的板载FPGA芯片(14)包括:雷达接口输入与数据预处理模块(9)、时序控制模块(10)、数据缓冲与存储器模块(11)、数据检测与分析模块(12)和视频发生数据缓存与处理模块(13)。
7.根据权利要求1所述的一种多功能的雷达信号发生检测装置,其特征在于:所述的内置雷达接口检测与发生模块(7)的板载雷达数据输出模块(18)由D/A变换与多接口雷达视频信号输出模块(16)和网络协议栈(17)组成。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140625 |
|
CX01 | Expiry of patent term |