潘劍波

摘? ?要：導(dǎo)航雷達(dá)視頻窄帶傳輸系統(tǒng)構(gòu)成非常復(fù)雜，因此為了降低系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜程度、同時(shí)還要保持視頻圖像傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性，從而提出了導(dǎo)航雷達(dá)視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸預(yù)處理方式，并在其中就應(yīng)對的方式進(jìn)行一定的優(yōu)化。根據(jù)對某型導(dǎo)航雷達(dá)對視頻的處理方式進(jìn)行一定的驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表示在保證數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)的情況下把視頻傳輸?shù)哪K由原本的模塊壓縮成一個(gè)，降低資源耗費(fèi)的同時(shí)還降低了導(dǎo)航雷達(dá)的視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膹?fù)雜程度，具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)航雷達(dá)? 網(wǎng)絡(luò)傳輸? 視頻預(yù)處理方式

中圖分類號：TN957.52? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）10（c）-0103-02

隨著科技的發(fā)展與時(shí)代的進(jìn)步，導(dǎo)航雷達(dá)視頻傳輸已經(jīng)逐漸朝著網(wǎng)絡(luò)化智能化的方向發(fā)展，在視頻、圖片、信息的傳輸上，導(dǎo)航雷達(dá)有非常巨大的優(yōu)勢。但是仔細(xì)研究國內(nèi)外目前對導(dǎo)航雷達(dá)視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸方案主要有兩種，即千兆網(wǎng)的雷達(dá)數(shù)據(jù)高速采集和傳輸方式，另外一種是比較新興的窄帶傳輸方式，這種方式正處于不斷的發(fā)展中，而且在未來的發(fā)展也有非常良好的方向。

1? 導(dǎo)航雷達(dá)視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸發(fā)展現(xiàn)狀

千兆網(wǎng)的導(dǎo)航雷達(dá)數(shù)據(jù)高速采集與傳輸方案中，由于需要單獨(dú)鋪設(shè)千兆網(wǎng)，工程造價(jià)難度很高，因此在發(fā)展的過程中已經(jīng)逐漸被窄帶傳輸代替，窄帶傳輸在發(fā)展中雖然實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)航雷達(dá)視頻的百兆網(wǎng)絡(luò)傳輸與海量視頻數(shù)據(jù)的傳輸，但是視頻需要進(jìn)行壓縮，而壓縮系統(tǒng)比較復(fù)雜，這就導(dǎo)致窄帶傳輸發(fā)展受到了一定程度上的限制。所以為了降低窄帶中存在的視頻壓縮困難的情況，提高窄帶的利用率。因此就在視頻窄帶傳輸之前對傳輸?shù)囊曨l進(jìn)行預(yù)處，結(jié)果該項(xiàng)試驗(yàn)證明確實(shí)有很現(xiàn)實(shí)的意義[1]。

預(yù)處理方案：

導(dǎo)航雷達(dá)視頻圖像的轉(zhuǎn)換要降低噪音，然后提取目標(biāo)。因此方位向重頻周期數(shù)、單個(gè)重頻周期數(shù)，兩者之間的距離向采樣點(diǎn)數(shù)與工作量程必須 保持?jǐn)碃I。視頻進(jìn)行傳輸時(shí)候，峰值達(dá)到200mbps，要保證視頻傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，要么使用千兆網(wǎng)直接傳輸，要么使用視頻壓縮百兆網(wǎng)傳輸。由于千兆網(wǎng)需要單獨(dú)鋪設(shè)，耗費(fèi)大量的資金與人力，所以否定千兆網(wǎng)的利用，主要使用百兆網(wǎng)的傳輸。百兆網(wǎng)壓縮視頻傳輸?shù)姆绞诫m然不耗費(fèi)大量的成本，但是有兩個(gè)缺陷，其一是視頻壓縮有很大的難度。比如用FPGA設(shè)計(jì)的壓縮模塊，對128×128大小單圖Tier壓縮，把單圖分成多個(gè)Tier壓縮，以視頻傳輸?shù)?00mbps為例，那么要四個(gè)壓縮模塊一起進(jìn)行才可以滿足視頻傳輸發(fā)實(shí)時(shí)性。其二是對于終端的控制處理要求很高。由于兩者之間存在的缺陷，所以在視頻傳輸上采取預(yù)處理方式，預(yù)處理的方式主要是降低利率視頻傳輸?shù)膹?fù)雜程度，僅僅使用一小波壓縮模塊完成峰值的壓縮任務(wù)，對顯控終端數(shù)據(jù)處理的要求也被同等情況降低。

預(yù)處理算法分析：預(yù)處理算法是按照一定的算法原則對原本導(dǎo)航雷達(dá)數(shù)字視頻圖像等進(jìn)行處理之后將數(shù)字視頻輸出到網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)奈奎斯特采樣定理中的頻帶寬度有限的模擬圖像，可以被滿足采樣定理。通過對原始的導(dǎo)航雷達(dá)模擬圖像計(jì)算之后，得出其中的方位向角度值、距離向距離值、采樣定理數(shù)字圖像、離散方位向角度值、離散距離向距離值、方位向重頻周期數(shù)、距離向樣點(diǎn)數(shù)、采樣周期數(shù)、距離采樣周期。隨著對導(dǎo)航雷達(dá)掃描之后的原始模擬圖像的方位向、距離向重新采樣，從而得出新的數(shù)字圖像。新的數(shù)字圖像中，各種元素加權(quán)是確定的，因此不再需要恢復(fù)原本的模擬圖像[2]。

算法分析：導(dǎo)航雷達(dá)中的數(shù)字視頻圖像中，方位向重頻周期數(shù)、距離向采樣點(diǎn)、都與工作量程對應(yīng)，其中方位向與距離向的縮放倍數(shù)常常根據(jù)需要進(jìn)行靈活的變化，實(shí)際上都是小數(shù)，由于要求實(shí)時(shí)性，因此在圖像預(yù)處理的時(shí)候要對其計(jì)算公式進(jìn)行一定的優(yōu)化。導(dǎo)航雷達(dá)圖像方位有一定的角度值，系統(tǒng)需要的方位向重頻周期數(shù)，只需要根據(jù)角度分辨率與絕對角度值選擇就能夠完成。由于縮放倍數(shù)是小數(shù)，在公式上構(gòu)造了逆映射，所以在圖像最終的處理上，簡化成了只有重頻周期內(nèi)距離向采樣點(diǎn)數(shù)的逆映射計(jì)算。這種預(yù)處理計(jì)算方式可以經(jīng)過FPGA來進(jìn)行。

2? 項(xiàng)目驗(yàn)證

以國內(nèi)某導(dǎo)航雷達(dá)為例，其中轉(zhuǎn)速為40r/min，其余參與如表1。

導(dǎo)航雷達(dá)的圖像方位向重頻數(shù)周期、距離采樣點(diǎn)、分辨率分別為72200、3180、14bit，視頻發(fā)送單元主頻率赫茲為100MHz，使用百兆網(wǎng)交換機(jī)，顯示終端與標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線。為了方便其中的對比，優(yōu)化使用國內(nèi)的一款導(dǎo)航雷達(dá)處于測試模式，錄取了一幅真實(shí)圖景，分別使用傳統(tǒng)的直接窄帶傳輸和預(yù)處理之后的窄帶傳輸[3]。對于采用預(yù)處理算法進(jìn)行的每個(gè)方位向重頻周期輸出的896個(gè)標(biāo)準(zhǔn)距離采樣點(diǎn)數(shù)完成每一個(gè)方位的計(jì)算，大概需要的時(shí)間是5430，時(shí)間以時(shí)鐘周期來計(jì)算。其中內(nèi)部資源消耗如表2所示。

預(yù)處理中完成一次算法需要周期小于重頻中遠(yuǎn)期，整個(gè)系統(tǒng)延時(shí)一個(gè)周期，而對視頻傳輸本身的影響很小哦，采用預(yù)處理之后，原本傳輸視頻需要的壓縮模塊有四個(gè)減少到了一個(gè)，系統(tǒng)的邏輯資源消耗，如表所示 降低了一半以上，對于早期視頻傳輸中存在的復(fù)雜程度而言，降低了復(fù)雜程度，達(dá)到了理想中的預(yù)期。由于兩者之間的圖像相似度非常高，根據(jù)精準(zhǔn)的計(jì)算相似度高達(dá)97.88%，一半情況下，超過90%，肉眼已經(jīng)難以分別其中存在的差距。圖像中原本的信息與數(shù)據(jù)得到了很好的保留。

3? 結(jié)語

在導(dǎo)航雷達(dá)視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸預(yù)處理的整個(gè)過程中，對預(yù)處理的方法進(jìn)行了詳細(xì)的研究，對于其中提出的預(yù)算法，讓窄帶傳輸?shù)膲嚎s模塊由原本的四個(gè)降低到了一個(gè)，而且邏輯資源的消耗量大大減少，降低到50%，視頻在傳輸之后，相似度逼近98%，所以預(yù)處理的方式在導(dǎo)航雷達(dá)未來的發(fā)展中具備很現(xiàn)實(shí)的意義。經(jīng)過詳細(xì)的理論驗(yàn)證之后，利用預(yù)處理算法進(jìn)行的導(dǎo)航雷達(dá)視頻窄帶傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)囊曨l，可以利用數(shù)據(jù)發(fā)送到以太網(wǎng)，傳輸之后的圖像在顯控終端與多端顯控的視頻顯示上并沒有失真，這意味著實(shí)驗(yàn)滿足了工程的使用效果。但是導(dǎo)航雷達(dá)的發(fā)展還需要不斷進(jìn)步，對于其中存在的傳輸速度，復(fù)雜的算法上還需要改進(jìn)，在確保數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)的情況下，采用預(yù)處理雖然取得理論較好的成績，但是其中還存在一些具有張力的發(fā)展方向，在工程上還應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳超. 基于FPGA控制的網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)視頻并行傳輸[A].中國造船工程學(xué)會電子技術(shù)學(xué)術(shù)委員會2017年裝備技術(shù)發(fā)展論壇論文集[C].2017.

[2] 鄭李興，曾張帆，劉文超，等.基于GLONASS的雙基合成孔徑雷達(dá)的預(yù)處理算法研究[J].計(jì)算機(jī)測量與控制， 2018，238（7）：221-224.

[3] 吉喆，王國宏，孫殿星，等.基于空時(shí)特性的雷達(dá)網(wǎng)距離多假目標(biāo)鑒別[J].電光與控制，2017，24（9）：17-22.