一种实时显示合成孔径雷达图像的装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种实时显示合成孔径雷达图像的装置包括：格式转换单元、输入帧缓存单元、ARM通信单元、帧缓存控制单元、预处理单元、图像帧缓存单元、视频数据整合单元和视频图像显示单元。与传统的SAR实时图像显示装置相比较，本发明专利技术提供的一种合成孔径雷达专用的实时图像显示装置不需要计算机的介入，直接将合成孔径雷达的实时图像数据转换成为视频图像格式，进行显示。

【技术实现步骤摘要】
一种实时显示合成孔径雷达图像的装置
本专利技术涉及数字图像显示
，尤其涉及一种实时显示合成孔径雷达图像的>J-U装直。
技术介绍
SAR是一种主动式的高分辨率微波成像雷达，能够全天时、全天候获取地物的微波散射特性图像。其卓越的性能使其在军事和民用上得到了广泛的应用，发挥了重要的作用。机载SAR雷达系统一般配备了实时成像处理器，它实时处理数字化后的回波数据，获取地物的二维图像，显示出来供操作人员参考。实时图像显示装置是实时成像处理器的一个重要组成部分。现有的实时图像显示装置结构如图1所示。一般采用两种实现方案:第一种是采用通用的IO卡(USB卡、PCI卡或PC1-E卡)将雷达图像数据传输至计算机的内存中，然后，应用程序调用DirectDraw或者Window Api函数实现图像格式的转换，并在显示器上的显示；第二种方案是先对雷达图像进行压缩，降低速率，同时转换成为同步RS422格式数据，传输给显示终端。在显示终端，首先实现数据的解压，然后通过网络或者其他方式传输给计算机，在计算机软件的控制下，显示在屏幕上。上述显示合成孔径雷达图像的方法技术难度小，实现容易。然而，上述方法需要计算机的介入，功耗、体积、重量都比较大，特别是可靠性差，在飞行试验中故障率高，使用的便捷性较差。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题鉴于上述技术问题，本专利技术提供了一种实时显示合成孔径雷达图像的装置，以在无计算机介入的情况下，实时显示合成孔径雷达图像。( 二 )技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种实时显示合成孔径雷达图像的装置。该实时显示合成孔径雷达图像的装置包括:格式转换单元，用于对输入的合成孔径雷达实时图像数据进行格式转换，将其由差分数据格式转换为单端数据格式，并将其缓存至输入帧缓存单元；帧缓存控制单元，用于实现以下两个功能:(I)在图像帧缓存单元处于空闲状态时，从输入帧缓存单元中提取合成孔径雷达图像实时数据，利用预处理单元对其进行预处理，并将其存储至图像帧缓存单元；(2)从图像帧缓存单元中读取图像数据，将其传输至视频数据整合单元;ARM通信单元，用于通过帧缓存控制单元从输入帧缓存单元内嵌的辅助数据中提取待显示的参数，生成字符叠加图像；视频数据整合单元，用于将由图像帧缓存单元获取的合成孔径雷达图像实时数据和由ARM通信单元获取的字符叠加图像进行合并，并将其送给视频图像显示单元进行显示；视频图像显示单元，用于对合并后的视频数据进行格式转换和驱动后，送给显示器实时显示视频图像；其中，帧缓存控制单元、预处理单元、输入帧缓存单元和视频数据整合单元由一片FPGA芯片完成。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，与传统的SAR实时图像显示装置相比较，本专利技术提供的一种合成孔径雷达专用的实时图像显示装置不需要计算机的介入，直接将合成孔径雷达的实时图像数据转换成为视频图像格式，进行显示，其具有以下优点:(I)整个显示装置采用工业设计标准，摆脱计算机的介入，接插件少，无键盘、鼠标，与系统主控采用RS422通信，因此可靠性很高；(2)整个显示装置主要由FPGA和ARM最小系统构建而言，在一块标准3U大小的电路板实现，功耗只有6W左右,体积小、功耗低和重量轻；(3)实时成像处理器输入的合成孔径雷达实时图像进入本装置后，经过各个环节的处理到最后显示的整个过程延时时间最大为一个显示器刷新周期，图像的显示几乎无延时；(4)能够自适应跟踪雷达图像的显示速度；能够根据需要灵活地调整图像的灰度、显示区域和工作模式，特别适合机载合成孔径雷达实时图像显示用。【附图说明】图1为现有技术实时图像显示装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例合成孔径雷达实时图像显示装置的构成框图；图3为合成孔径雷达实时图像数据格式；图4为标准视频信号的格式；图5为本专利技术实施例合成孔径雷达实时图像显示装置中场消隐期写入数据示意图；图6为本专利技术实施例合成孔径雷达实时图像显示装置中图像帧缓存单元存储结构。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属
中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。本专利技术提出了一种实时显示合成孔径雷达图像的装置，摆脱了计算机这个中间环节，基于FPGA和嵌入式控制器，实现了 SAR实时图像直接到显示器显示的功能。在本专利技术的一个示例性实施例中，提供了一种实时显示合成孔径雷达图像的装置。请参照图2，本实施例实时显示合成孔径雷达图像的装置包括:格式转换单元、输入帧缓存单元、ARM通信单元、帧缓存控制单元、预处理单元、图像帧缓存单元、视频数据整合单元和视频图像显示单元。格式转换单元，用于对输入的合成孔径雷达实时图像数据进行格式转换，将其由差分数据格式转换为单端数据格式，并将其缓存至输入帧缓存单元；帧缓存控制单元，用于实现以下两个功能:(1)在图像帧缓存单元处于空闲状态时，从输入帧缓存单元中提取合成孔径雷达图像实时数据，利用预处理单元对其进行预处理，并将其存储至图像帧缓存单元；(2)从图像帧缓存单元中读取图像数据，将其传输至视频数据整合单元；视频数据整合单元，用于将由图像帧缓存单元获取的合成孔径雷达图像实时数据和由ARM通信单元获取的字符叠加图像进行合并，并将其送给视频图像显示单元进行显示；视频图像显示单元，用于对合并后的视频数据进行格式转换和驱动后，送给显示器实时显示视频图像。ARM通信单元，用于通过帧缓存控制单元从输入帧缓存单元内嵌的辅助数据中提取待显示的参数(如GPS经度、纬度、高度、速度等)，生成字符叠加图像，并将其输出至视频数据整合单元；其中，帧缓存控制单元、预处理单元、输入帧缓存单元和视频数据整合单元由一片FPGA芯片完成。以下分别对本实施例实时显示合成孔径雷达图像装置的各个组成部分进行详细说明。格式转换单元为了确保数据传输的正确性，输入的合成孔径雷达实时图像数据流为了传输的可靠性而采用差分电平形式，在FPGA芯片中，处理的数据采用单端形式，因此，在进入FPGA芯片中进行相应处理之前，通过完成差分数据格式到单端数据格式的变换。这样处理的另外一个好处，将FPGA芯片与外界隔离开来，起到保护FPGA芯片的作用。输入帧缓存单元输入帧缓存单元由FPGA芯片内嵌的两个双端口 RAM结构实现。两个双端口 RAM工作在交替存储的模式，即同一时刻，一个RAM输入数据，另外一个RAM输出数据，反之亦然。RAM切换的时刻取决于输入数据的总量是否达到预定的门槛值，如果达到，则输入RAM变成输出RAM，输出RAM变换成输入RAM。门槛值的设定(等同于FPGA开辟RAM空间的大小)需要满足两个条件:(I)显示器在刷新一帧图像的时间内，输入RAM能够将输入的数据缓存下来，该条件保证前级输入的数据不被丢失；(2)FPGA芯片中帧缓存控制单元能够在场消隐的时间内将输出RAM的数据快速传输到图像帧缓存单元，该条件保证显示的图像完整。双端口 RAM结构有效解决了前级输出的图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时显示合成孔径雷达图像的装置，其特征在于，包括：格式转换单元，用于对输入的合成孔径雷达实时图像数据进行格式转换，将其由差分数据格式转换为单端数据格式，并将其缓存至输入帧缓存单元；帧缓存控制单元，用于实现以下两个功能：(1)在图像帧缓存单元处于空闲状态时，从输入帧缓存单元中提取合成孔径雷达图像实时数据，利用预处理单元对其进行预处理，并将其存储至图像帧缓存单元；(2)从图像帧缓存单元中读取图像数据，将其传输至视频数据整合单元；ARM通信单元，用于通过帧缓存控制单元从输入帧缓存单元内嵌的辅助数据中提取待显示的参数，生成字符叠加图像；视频数据整合单元，用于将由图像帧缓存单元获取的合成孔径雷达图像实时数据和由ARM通信单元获取的字符叠加图像进行合并，并将其送给视频图像显示单元进行显示；视频图像显示单元，用于对合并后的视频数据进行格式转换和驱动后，送给显示器实时显示视频图像；其中，帧缓存控制单元、预处理单元、输入帧缓存单元和视频数据整合单元由一片FPGA芯片完成。

【技术特征摘要】
1.一种实时显示合成孔径雷达图像的装置，其特征在于，包括: 格式转换单元，用于对输入的合成孔径雷达实时图像数据进行格式转换，将其由差分数据格式转换为单端数据格式，并将其缓存至输入帧缓存单元； 帧缓存控制单元，用于实现以下两个功能:(I)在图像帧缓存单元处于空闲状态时，从输入帧缓存单元中提取合成孔径雷达图像实时数据，利用预处理单元对其进行预处理，并将其存储至图像帧缓存单元；(2)从图像帧缓存单元中读取图像数据，将其传输至视频数据整合单元； ARM通信单元，用于通过帧缓存控制单元从输入帧缓存单元内嵌的辅助数据中提取待显示的参数，生成字符叠加图像； 视频数据整合 单元，用于将由图像帧缓存单元获取的合成孔径雷达图像实时数据和由ARM通信单元获取的字符叠加图像进行合并，并将其送给视频图像显示单元进行显示； 视频图像显示单元，用于对合并后的视频数据进行格式转换和驱动后，送给显示器实时显示视频图像； 其中，帧缓存控制单元、预处理单元、输入帧缓存单元和视频数据整合单元由一片FPGA芯片完成。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输入帧缓存单元由所述FPGA芯片内嵌的两个双端口 RAM结构实现； 所述两个双端口 RAM工作在交替存储的模式，即同一时刻，一个RAM输入数据，另外一个RAM输出数据，反之亦然，其中，RAM切换的时刻取决于输入数据的总量是否达到预定的门槛值，如果达到，则输入RAM变成输出RAM，输出RAM变换成输入RAM。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述门槛值满足以下两个条件: (1)显示器在刷新一帧图像的时间内，输入RAM能够将输入的数据缓存下来，该条件保证前级输入的数据不被丢失； (2)FPGA芯片中帧缓存控制单元能够在场消隐的时间内将输出RAM的数据快速传输到图像帧缓存单元，该条件保证显示的图像完整。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述ARM通信单元用于通过帧缓存控制单元从输入帧缓存单元内嵌的辅助数据中读出辅助数据，解析辅助数据获取需要显示的参数，然后利用字库将这些参数转换成图像的灰度值。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述ARM通信单元中，待显示的参数包括:GPS经度、纬度、高度和/或速度。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预处理单元用于:(I)将输入的合成孔径雷达图像实时数据的格式转换为视频图像显示单元所要求的格式；(2)将进行格式转换后的合...

【专利技术属性】
技术研发人员：李和平，张建龙，胡建民，左龙军，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：