雷达技术 第四章 雷达终端12-14

1、第 4 章 雷达终端 4.1 概述概述 4.2 雷达显示器的类型及质量指标雷达显示器的类型及质量指标 4.3 距离显示器距离显示器 4.4 平面位置显示器平面位置显示器 4.5 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 4.6 随机扫描雷达显示系统（略）随机扫描雷达显示系统（略） 4.7 光栅扫描雷达显示 系统（略）光栅扫描雷达显示 系统（略） 4.8 雷达点迹录取雷达点迹录取 4.9 雷达数据处理雷达数据处理 1 2 4.1 概述概述 雷达终端基本内容：雷达终端基本内容： 目标数据的录取（数据存储） 数据处理（数据关联、航迹） 目标状态的显示（可视化） 图4.1 雷达终端的典型组成 自接收机自接收机 点迹录取数据处理 轴角编码显示系统 自天线自天线 一次信息（距离、 角度、位置） 二次信息（航迹、 类别、态势等） 实现对来自接收机或 信号处理机的雷达目 标回波的确认，并提 取位置和速度信息 完成目标数据的关联、 航迹处理、数据滤波 等功能，实现目标的 连续跟踪 完成天线瞬时指向角的 提取及其坐标系转换 完成目标的位置、运动 状态、特征参数及空情 态势等信息的显示 4.1 概述概述 3 4

2、 终端显示器的分类终端显示器的分类 按坐标展现形式按坐标展现形式： 通常分为极坐标和直角坐标两种方式。 按显示的坐标参数数量按显示的坐标参数数量： 可分为一维显示和二维显示。 按雷达终端显示器件：按雷达终端显示器件： 阴极射线管（CRT）和平板显示器件（液晶LCD等） 按扫描工作方式：按扫描工作方式： 直线扫描方式、径向扫描方式、圆周扫描方式 随机扫描方式、光栅扫描方式等。 4.1 概述概述 4.1 概述概述 随机扫描显示器随机扫描显示器显示图形时，电子束的移动方式是随机的, 电子束可以在任意方向上自由移动，按照显示命令用画线 的方式绘出图形，因此也称矢量显示器。4.6节 显示图形时，电子束的移动方式是随机的, 电子束可以在任意方向上自由移动，按照显示命令用画线 的方式绘出图形，因此也称矢量显示器。4.6节 光栅扫描显示器光栅扫描显示器显示图形时，电子束依照固定的扫描线和 规定的扫描顺序进行扫描。4.7节 显示图形时，电子束依照固定的扫描线和 规定的扫描顺序进行扫描。4.7节 随机扫描显示器依靠显示文件对屏幕图形进行刷新； 光栅扫描显示器则依靠帧缓存实现对屏幕图形的刷新。 5 4.2

3、雷达显示器的类型及质量指标雷达显示器的类型及质量指标 4.2.1 显示器的主要类型显示器的主要类型 根据完成的任务可分为: 距离显示器（A，A/R，J）、 平面位置显示器（P，B）、 高度显示器（E） 6 7 距离显示器显示目标的斜距斜距坐标, 它是一维空间显示器一维空间显示器, 用光点在荧光屏上偏转的振幅振幅来表示目标回波的大小, 所以又称为偏转调制显示器偏转调制显示器。 1. 距离显示器距离显示器 4.2 雷达显示器的类型及质量指标雷达显示器的类型及质量指标 主波回波 距离 主波 回波 主波 回波 (a)(b)(c) AA/R J 图 4.2 三种距离显示器画面 近地杂波 发射 脉冲 近区地 物回波 目标回波 目标回波 移动距标 A型 （显示全量程） R型 （显示一小段） 12 2 A型显示器型显示器：直线扫掠。扫掠线起点与发射脉冲同步, 扫掠线长度对应雷达距离量程, 主波与回波之间的扫掠线长 代表目标的斜距。 4.2 雷达显示器的类型及质量指标雷达显示器的类型及质量指标 A/R型显示器：型显示器：两条直线扫掠线。下面一条是上面扫掠线 中局部扩展放大的显示。 J型显示器型显示器：圆

4、周扫掠。圆周扫掠线长度对应雷达距离量 程, 主波与回波之间的扫掠弧长代表目标的斜距。 ？相同距离量程下，相同距离量程下，J显与A显的距离显示精度，谁高？ J显 8 4.2 雷达显示器的类型及质量指标雷达显示器的类型及质量指标 距离 方位 正北 方位角 2. 平面显示器平面显示器 (P显，Position) 显示雷达目标的斜距斜距和方位方位两个坐标, 是二维显示器二维显示器。 用平面上的亮点位置表示目标的坐标, 属亮度调制显示器亮度调制显示器 图 4.3 三种平面位置显示器画面 偏心P显P显 方位 距离 B型 方位 距 离 9 P显（偏心P显）：极坐标， 雷达位置为坐标原点（可与圆心重合）， 半径方向表示距离 与参考方向的夹角表示方位 B显：直角坐标， 横坐标表示方位，纵坐标表示距离。 注意：注意：偏心P显和B显，通常方位角无法取为整个360, 只是雷 达所监视的一个较小的角度范围。 4.2 雷达显示器的类型及质量指标雷达显示器的类型及质量指标 10 11 4.2 雷达显示器的类型及质量指标雷达显示器的类型及质量指标 这种是什么显示器？偏心P显 3 .高度显示器（高度显示器（ E式显示器

5、） 显示雷达目标的斜距斜距和高度（仰角）高度（仰角）两个坐标, 是二维显示器二维显示器 横坐标表示距离, 纵坐标表示仰角或高度 4.2 雷达显示器的类型及质量指标雷达显示器的类型及质量指标 图 4.4 高度显示器的两种型式 仰角 距离距离 高度 12 4. 情况显示器和综合显示器情况显示器和综合显示器 随着防空系统和航空管制系统要求的提高及数字技术在雷 达中的广泛应用, 出现了由计算机和微处理机控制由计算机和微处理机控制的情况显示器 和综合显示器。 情况显示器和综合显示器是在数字式平面位置显示器上提 供一幅空中态势的综合图像, 并可在综合图像之上叠加目标图像。 目标图像为一次信息一次信息, 综合图像为二次显示信息二次显示信息, 包括表格数据、 特征符号和地图背景, 例如河流、 跑道、 桥梁及建筑物等。 4.2 雷达显示器的类型及质量指标雷达显示器的类型及质量指标 13 图 综合显示器画面示意 AF-16-3 AF-61-5 MF9-5 AF-16-37 BF-9 2009 V4 CF-3-9 9005 目标 表格 闪光点 距标 跑道 桥梁 河流 CF-07 13-32 4.2 雷达显示

6、器的类型及质量指标雷达显示器的类型及质量指标 字符 (b) CRT上的光栅 uX 0 uY 0 行正程行逆程 帧正程 帧逆程 (a) (b) 40 帧频 行频 辉 亮 辉 亮 4.54.7 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 4.5.3 字符产生器字符产生器de质量指标 1) 字符种类字符种类 它是指字符产生器能产生的字母、数字、符号 和汉字的种数。一般有26个大写字母和26个小写字母, 0至9这 10 个数字, 简单的汉字和若干专用的特殊符号。用途不同, 所要 求的字符种类不同, 一般有16、64、96、128和256等。每种字符 都有一组特定的代码, 简称为字符代码。 2) 字符尺寸字符尺寸 字符尺寸为字符在荧光屏上的几何尺寸大小。 它由视觉锐度和形成字符的点数来确定。常用的字符尺寸为 3mm4 mm和5mm7mm。 4.5 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 41 3) 字符书写速率字符书写速率 在保证不失真和不闪烁的条件下, 每个字 符书写时间愈短,一帧内就能显示出更多的字符, 即显示容量更 大。一般单个字符书写时间为35 s。但是应该指出, 字符书写 速率越高, 要求偏转

7、系统和辉亮系统的频带越宽, 技术实现也越 复杂。 4) 字符显示效率字符显示效率 字符显示效率是指一个字符辉亮时间与该 字符书写时间的比值。辉亮时间占书写时间越多, 字符的平均 亮度越高, 字符显示效率也就越高。 4.5 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 现代雷达系统的图形显示中, 字符产生方法主要有随机扫描随机扫描字 符产生和光栅扫描光栅扫描字符产生两种方法。42 图 4.18 随机扫描字符产生器框图 字 符 译码逻辑 同 步 控制逻辑 字符成型 存储器 (ROM) X 产生器 Y 产生器 辉亮产生器 字符码 启动 结束 字符控制逻辑字符产生电路 Z Y X 1. 随机扫描字符产生器随机扫描字符产生器点阵法、线段法 4.5 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 只读 存储 辉亮 竖直 水平 顺序顺序点阵法和程控程控点阵法 43 “A”字符点阵 6 5 4 3 2 0 1 Y X Y 0 0 X Z 0 Y 0 X 0 0 Z (a) (b) (c) t t t t t t 01234 1） 点阵法） 点阵法字符产生器书写“A”字符的点阵结构和输出波形。 “坐标” 顺序点阵法波形

8、程控点阵法波形 1 3 5 4.5 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 44 顺序点阵法像是一个小的光栅扫描系统 表表1 程控点阵法显示“程控点阵法显示“A”字符的编码字符的编码 程序坐标表示程序字长取为8位 4.5 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 开始码0000 0001 结束码0001 1110 45 2) 线段法字符产生器线段法字符产生器 线段法字符产生器采用一些基本的直线段去逼近一个字符。 思考思考：利用平面坐标如何表示一条直线？ 长度 用始点坐标(Xa, Ya)再加上增量数x、y表示。 4.5 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 46 图 4.20 单位线段法产生字符示意图 (a) 8个方向的单位矢量编码; (b) “3”字的编码; 011 100 101 110 111 000 001 010 D 222120 (b) 15 1413 12 11 109 87 6 5 432 (a) 1 4.5 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 47 表表2 单位线段法显示“单位线段法显示“3”字的编码字的编码 4.5 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 形成字符的每个单位

9、动作由程序控制，从ROM中提取 程序字长取为4位开始码0100 结束码1011 48 4.5.4 矢量产生器矢量产生器 1. 矢量产生器的基本原理矢量产生器的基本原理 用矢量逼近一条曲线。 矢量的要素： 起始位置为(Xm, Ym), 终止位置为(Xm+1, Ym+1), Xm+1=Xm+Xm Ym+1=Ym+Ym X和Y的增量(Xm,Ym)。 4.5 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 Y O 1 2 3 4 5 (X4 Y4) (X3 Y3) (X2 Y2) (X1 Y1) X1,Y1 X2,Y2 X3,Y3 X 图4.22 矢量逼近曲线示意图 49 步骤步骤：1.确定矢量的起点； 2.给出具体的矢量指令（增量）即可得到目标图形。 矢量指令矢量指令包括: 指令性质、符号位(）、数字增量值等。 典型的矢量数据格式为 4.5 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 图形曲线(直线) 矢量矢量产生器 升级版线段法字符产生器 50 51 4.5 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 矢量指令的规则： 1） (Xm, Ym), (Xm, Ym)都是整数（像素点）； 2）确定画完整个矢量的时间T0； 3）尽可能均匀地增加(Xm, Ym)个增值脉冲。 Xm=7 Ym=5 2. 矢量产生器的系统组成矢量产生器的系统组成 主要由数字乘法器(频率调制器)、数字积分器和数/模转换 器(D/A)等部分组成。 图 4.23 矢量产生器原理方框图 数字 乘法器 可逆 计数器 数/模 变换器 时钟频率 fcp fX 符号|X|数码 uX 4.5 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 数字 积分器 52 1) 数字乘法器（频率调制器） 它是一种特殊的乘法器， 输入：一个数字增量X(或Y)和一个时钟脉冲序列fcp。 输出：与乘积fcpX 相当的脉冲序列fX 。 输出的脉冲平均频率脉冲平均频率fX与输入脉冲频率fcp和输入数字增量X 的关系为 2 Xcp n X ff n为二进制数据的位数 53 4.5 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 Xm=7 =111 n=3 Ym=5 =101 如果Ym=10=1010 n

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