导航雷达视频网络传输预处理方法
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摘 要：导航雷达视频窄带传输系统构成非常复杂，因此为了降低系统构成的复杂程度、同时还要保持视频图像传输的实时性与准确性，从而提出了导航雷达视频网络传输预处理方式，并在其中就应对的方式进行一定的优化。根据对某型导航雷达对视频的处理方式进行一定的验证，验证结果表示在保证数据传输实时的情况下把视频传输的模块由原本的模块压缩成一个，降低资源耗费的同时还降低了导航雷达的视频网络传输的复杂程度，具有非常现实的意义。
关键词：导航雷达 网络传输 视频预处理方式
中图分类号：TN957.52 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）10（c）-0103-02
随着科技的发展与时代的进步，导航雷达视频传输已经逐渐朝着网络化智能化的方向发展，在视频、图片、信息的传输上，导航雷达有非常巨大的优势。但是仔细研究国内外目前对导航雷达视频网络传输方案主要有两种，即千兆网的雷达数据高速采集和传输方式，另外一种是比较新兴的窄带传输方式，这种方式正处于不断的发展中，而且在未来的发展也有非常良好的方向。
1 导航雷达视频网络传输发展现状
千兆网的导航雷达数据高速采集与传输方案中，由于需要单独铺设千兆网，工程造价难度很高，因此在发展的过程中已经逐渐被窄带传输代替，窄带传输在发展中虽然实现了导航雷达视频的百兆网络传输与海量视频数据的传输，但是视频需要进行压缩，而压缩系统比较复杂，这就导致窄带传输发展受到了一定程度上的限制。所以为了降低窄带中存在的视频压缩困难的情况，提高窄带的利用率。因此就在视频窄带传输之前对传输的视频进行预处，结果该项试验证明确实有很现实的意义[1]。
预处理方案：
导航雷达视频图像的转换要降低噪音，然后提取目标。因此方位向重频周期数、单个重频周期数，两者之间的距离向采样点数与工作量程必须 保持敵营。视频进行传输时候，峰值达到200mbps，要保证视频传输的实时性，要么使用千兆网直接传输，要么使用视频压缩百兆网传输。由于千兆网需要单独铺设，耗费大量的资金与人力，所以否定千兆网的利用，主要使用百兆网的传输。百兆网压缩视频传输的方式虽然不耗费大量的成本，但是有两个缺陷，其一是视频压缩有很大的难度。比如用FPGA设计的压缩模块，对128×128大小单图Tier压缩，把单图分成多个Tier压缩，以视频传输的200mbps为例，那么要四个压缩模块一起进行才可以满足视频传输发实时性。其二是对于终端的控制处理要求很高。由于两者之间存在的缺陷，所以在视频传输上采取预处理方式，预处理的方式主要是降低利率视频传输的复杂程度，仅仅使用一小波压缩模块完成峰值的压缩任务，对显控终端数据处理的要求也被同等情况降低。
预处理算法分析：预处理算法是按照一定的算法原则对原本导航雷达数字视频图像等进行处理之后将数字视频输出到网络，根据奈奎斯特采样定理中的频带宽度有限的模拟图像，可以被满足采样定理。通过对原始的导航雷达模拟图像计算之后，得出其中的方位向角度值、距离向距离值、采样定理数字图像、离散方位向角度值、离散距离向距离值、方位向重频周期数、距离向样点数、采样周期数、距离采样周期。随着对导航雷达扫描之后的原始模拟图像的方位向、距离向重新采样，从而得出新的数字图像。新的数字图像中，各种元素加权是确定的，因此不再需要恢复原本的模拟图像[2]。
算法分析：导航雷达中的数字视频图像中，方位向重频周期数、距离向采样点、都与工作量程对应，其中方位向与距离向的缩放倍数常常根据需要进行灵活的变化，实际上都是小数，由于要求实时性，因此在图像预处理的时候要对其计算公式进行一定的优化。导航雷达图像方位有一定的角度值，系统需要的方位向重频周期数，只需要根据角度分辨率与绝对角度值选择就能够完成。由于缩放倍数是小数，在公式上构造了逆映射，所以在图像最终的处理上，简化成了只有重频周期内距离向采样点数的逆映射计算。这种预处理计算方式可以经过FPGA来进行。
2 项目验证
以国内某导航雷达为例，其中转速为40r/min，其余参与如表1。
导航雷达的图像方位向重频数周期、距离采样点、分辨率分别为72200、3180、14bit，视频发送单元主频率赫兹为100MHz，使用百兆网交换机，显示终端与标准网线。为了方便其中的对比，优化使用国内的一款导航雷达处于测试模式，录取了一幅真实图景，分别使用传统的直接窄带传输和预处理之后的窄带传输[3]。对于采用预处理算法进行的每个方位向重频周期输出的896个标准距离采样点数完成每一个方位的计算，大概需要的时间是5430，时间以时钟周期来计算。其中内部资源消耗如表2所示。
预处理中完成一次算法需要周期小于重频中远期，整个系统延时一个周期，而对视频传输本身的影响很小哦，采用预处理之后，原本传输视频需要的压缩模块有四个减少到了一个，系统的逻辑资源消耗，如表所示 降低了一半以上，对于早期视频传输中存在的复杂程度而言，降低了复杂程度，达到了理想中的预期。由于两者之间的图像相似度非常高，根据精准的计算相似度高达97.88%，一半情况下，超过90%，肉眼已经难以分别其中存在的差距。图像中原本的信息与数据得到了很好的保留。
3 结语
在导航雷达视频网络传输预处理的整个过程中，对预处理的方法进行了详细的研究，对于其中提出的预算法，让窄带传输的压缩模块由原本的四个降低到了一个，而且逻辑资源的消耗量大大减少，降低到50%，视频在传输之后，相似度逼近98%，所以预处理的方式在导航雷达未来的发展中具备很现实的意义。经过详细的理论验证之后，利用预处理算法进行的导航雷达视频窄带传输系统传输的视频，可以利用数据发送到以太网，传输之后的图像在显控终端与多端显控的视频显示上并没有失真，这意味着实验满足了工程的使用效果。但是导航雷达的发展还需要不断进步，对于其中存在的传输速度，复杂的算法上还需要改进，在确保数据传输实时的情况下，采用预处理虽然取得理论较好的成绩，但是其中还存在一些具有张力的发展方向，在工程上还应该进行相应改进。
参考文献
[1] 陈超. 基于FPGA控制的网络雷达视频并行传输[A].中国造船工程学会电子技术学术委员会2017年装备技术发展论坛论文集[C].2017.
[2] 郑李兴，曾张帆，刘文超，等.基于GLONASS的双基合成孔径雷达的预处理算法研究[J].计算机测量与控制， 2018，238（7）：221-224.
[3] 吉喆，王国宏，孙殿星，等.基于空时特性的雷达网距离多假目标鉴别[J].电光与控制，2017，24（9）：17-22.
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