雷達(dá)原理（第6版） 課件 【ch04】雷達(dá)終端

雷達(dá)終端第四章雷達(dá)原理(第6版）高等學(xué)校電子信息類精品教材01概述PARTONE一、概述雷達(dá)接收機(jī)將天線接收到的回波信號經(jīng)射頻放大、混頻、中頻放大、檢波及信號處理后，還需要將回波中有關(guān)目標(biāo)的信息與情報(bào)，經(jīng)必要的加工處理后在顯示器上以直觀的形式展示給雷達(dá)操作人員，這些功能由雷達(dá)終端來實(shí)現(xiàn)。雷達(dá)終端的基本任務(wù)包括：目標(biāo)數(shù)據(jù)的錄取、數(shù)據(jù)處理及目標(biāo)狀態(tài)信息的顯示。雷達(dá)終端的典型組成框圖如圖4.1所示。圖4.1中，點(diǎn)跡數(shù)據(jù)錄取用于實(shí)現(xiàn)對來自接收機(jī)或信號處理機(jī)的雷達(dá)目標(biāo)回波的確認(rèn)，并提取其仰角、方位角、距離、速度等信息；數(shù)據(jù)處理完成目標(biāo)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、航跡處理、數(shù)據(jù)濾波等功能，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的連續(xù)跟蹤；軸角編碼完成天線瞬時指向角的提取及其坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換；顯示系統(tǒng)完成目標(biāo)的位置、運(yùn)動狀態(tài)、特征參數(shù)及空情態(tài)勢等信息的顯示；輸入輸出記錄設(shè)備完成人工干預(yù)、參數(shù)設(shè)定、目標(biāo)錄取、一次信息及二次信息的存儲記錄打印等功能。一、概述對于常規(guī)的警戒雷達(dá)和引導(dǎo)雷達(dá)，雷達(dá)終端的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，測定目標(biāo)的位置坐標(biāo)，有時還需要根據(jù)目標(biāo)回波特點(diǎn)及其變化規(guī)律來判別目標(biāo)的性質(zhì)(如機(jī)型、架次等)，供指揮員全面掌握空情。在現(xiàn)代預(yù)警雷達(dá)和精密跟蹤雷達(dá)中，通常采用數(shù)字式自動錄取設(shè)備，在搜索狀態(tài)發(fā)現(xiàn)和截獲目標(biāo)，在跟蹤狀態(tài)監(jiān)視目標(biāo)運(yùn)動規(guī)律并監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。在指揮控制系統(tǒng)中，雷達(dá)終端設(shè)備除了顯示情報(bào)外，還包括綜合顯示及指揮控制顯示。綜合顯示是把多部雷達(dá)構(gòu)成的雷達(dá)網(wǎng)的情報(bào)綜合在一起，經(jīng)過坐標(biāo)變換、歸一化處理、目標(biāo)數(shù)據(jù)融合等處理，給指揮員形成一幅敵我情況動態(tài)形式的圖像和數(shù)據(jù)。指揮控制顯示還需要在綜合顯示的基礎(chǔ)上加上己方的指揮命令顯示。雷達(dá)顯示畫面的坐標(biāo)系通常分為極坐標(biāo)和直角坐標(biāo)兩種方式。根據(jù)顯示的坐標(biāo)參數(shù)數(shù)量，可分為一維顯示、二維顯示及三維顯示。一維顯示又稱距離顯示，采用偏轉(zhuǎn)調(diào)制。其基本型式有A型顯示和J型顯示。A型顯示的標(biāo)尺若為擴(kuò)展型的，稱為R型顯示。此外，還有K型、L型、M型、N型等，它們都是A型的變型。二維顯示采用亮度調(diào)制，能夠顯示目標(biāo)的兩個坐標(biāo)信息。其基本類型有極坐標(biāo)的Р型顯示和直角坐標(biāo)的B型顯示。在二者基礎(chǔ)上演變而來的還有C型、E型、F型、G型。三維顯示是在一個熒光屏上顯示目標(biāo)的三個坐標(biāo)信息，D型、H型和I型可顯示粗略的三維空間信息。仰角位置顯示（EPI)是三坐標(biāo)顯示的一種，它用水平軸表示距離，垂直軸分成兩段分別表示方位和仰角，形成B型和E型兩種顯示。一、概述雷達(dá)終端采用的顯示器件有兩大類：陰極射線管（CRT）和平板顯示器件。陰極射線管包括靜電偏轉(zhuǎn)CRT和磁偏轉(zhuǎn)CRT；平板顯示器件包括液晶顯示板（LCD）和等離子顯示板（PDP）等。由于平板顯示器具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、可靠性高、壽命長、顯示信息容量大、顯示質(zhì)量好等諸多優(yōu)點(diǎn)，目前在雷達(dá)終端設(shè)備中平板顯示器已基本上取代了傳統(tǒng)的陰極射線管顯示器。終端顯示器可以采用多種掃描方式工作。對傳統(tǒng)雷達(dá)顯示器，有直線掃描方式、徑向掃描方式及圓周掃描方式；對現(xiàn)代雷達(dá)顯示器，有隨機(jī)掃描方式和光柵掃描方式。按需要顯示的信息種類，可將雷達(dá)終端設(shè)備分為一次信息顯示和二次信息顯示。傳統(tǒng)的雷達(dá)終端設(shè)備主要用來顯示雷達(dá)接收機(jī)直接輸出的目標(biāo)回波原始視頻圖像或經(jīng)過信號處理的雷達(dá)視頻圖像，包括目標(biāo)的距離、方位、仰角、高度、位置等，稱為雷達(dá)的一次信息顯示。一次顯示以模擬顯示形式為主。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展以及雷達(dá)系統(tǒng)本身功能的擴(kuò)展，現(xiàn)代雷達(dá)的終端顯示除了顯示雷達(dá)回波的原始視頻圖像以外，還要顯示經(jīng)過計(jì)算機(jī)加工處理后的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)信息或綜合視頻信息，如目標(biāo)的高度、速度、航向、航跡、架次、機(jī)型、批次、敵我屬性、空情態(tài)勢、綜合信息，以及人工對雷達(dá)進(jìn)行操作和控制的標(biāo)志和數(shù)據(jù)等人機(jī)交互信息，稱為雷達(dá)的二次信息顯示。二次信息顯示以數(shù)字顯示形式為主。現(xiàn)代雷達(dá)中，一個顯示器可以同時具備這兩種顯示功能，或采用多個顯示器顯示更多的雷達(dá)回波信息。02雷達(dá)信息顯示的基本類型PARTTWO二、雷達(dá)信息顯示的基本類型1．距離顯示雷達(dá)距離顯示屬于一次信息顯示，為一維顯示方式(距離維度)。其畫面表現(xiàn)方式為，用屏幕上光點(diǎn)距參考點(diǎn)的水平偏移量表示目標(biāo)的斜距，光點(diǎn)的垂直偏轉(zhuǎn)幅度表示目標(biāo)回波的強(qiáng)度。常用的距離顯示有A型、A/R型及J型三種類型，其顯示畫面如圖4.2所示。（1）A型顯示：簡稱A顯，采用直線掃描方式。掃描線起點(diǎn)與發(fā)射脈沖同步，掃描線長度與雷達(dá)距離量程相對應(yīng)，主波與回波之間的掃描線長度代表目標(biāo)的斜距。（2）A/R型顯示：為A型的改進(jìn)形式，采用雙蹤直線掃描方式。上面一條掃描線和A型顯示相同，下面一條掃描線是上面一條掃描線的局部擴(kuò)展，用于提供目標(biāo)回波更多的細(xì)節(jié)，提高人工距離錄取精度。1.雷達(dá)信息顯示的類型二、雷達(dá)信息顯示的基本類型1.雷達(dá)信息顯示的類型（3）J型顯示：采用圓周掃描方式。與A型相似，所不同的是把掃描線由直線變?yōu)閳A周。掃描圓周長對應(yīng)雷達(dá)的距離量程，主波與回波沿順時針方向的掃掠弧線長度對應(yīng)目標(biāo)的斜距。由于掃描圓周長一般大于屏幕直徑，故其距離顯示精度高于A型顯示方式。距離顯示除以上三種常用形式外還有K型、L型、M型及N型等其他多種形式。二、雷達(dá)信息顯示的基本類型2.平面位置顯示平面位置顯示屬于一次信息顯示，為二維顯示方式（距離-方位維)。其畫面表現(xiàn)方式為，用屏幕上光點(diǎn)的位置表示目標(biāo)的水平面位置坐標(biāo)，光點(diǎn)的亮度表示目標(biāo)回波的強(qiáng)度。平面顯示器屬于亮度調(diào)制顯示器。平面位置顯示能夠提供平面范圍的目標(biāo)分布情況，是使用最廣泛的雷達(dá)顯示形式。人工錄取目標(biāo)坐標(biāo)時，通常是在平面位置顯示器上進(jìn)行的。常用的平面位置顯示有Р型、偏心Р型及B型三種類型，其顯示畫面如圖4.3所示。1.雷達(dá)信息顯示的類型二、雷達(dá)信息顯示的基本類型1.雷達(dá)信息顯示的類型（1）平面位置顯示（PPI，PlanPositionIndicator）或Р型顯示：簡稱Р顯。它采用了徑向掃描極坐標(biāo)顯示方式。以雷達(dá)站作為圓心（零距離)，以正北作為方位角基準(zhǔn)（零方位角)。徑向掃描線方向?yàn)槟繕?biāo)方位，沿順時針方向度量。圓心作為距離基準(zhǔn)，半徑長度為距離量程，光點(diǎn)距圓心的距離為目標(biāo)斜距，沿半徑度量。光點(diǎn)大小對應(yīng)目標(biāo)尺寸，亮度對應(yīng)目標(biāo)強(qiáng)度。圖中畫面中心部分的大片亮斑由近區(qū)的固定地物雜波回波所形成，較遠(yuǎn)的小亮弧則是運(yùn)動目標(biāo)，大的亮點(diǎn)是固定目標(biāo)。Р顯的畫面分布情況與通用的平面地圖是一致的，提供了360°范圍內(nèi)平面上的全部信息，所以Р顯也稱為全景顯示或環(huán)視顯示。二、雷達(dá)信息顯示的基本類型1.雷達(dá)信息顯示的類型（2）偏心PPI型顯示：簡稱偏心Р顯。P顯在必要時可以移動原點(diǎn)，使其偏離熒光屏幾何中心，以便在給定方向上得到最大的掃描擴(kuò)展。利用偏心Р顯，可以提高人工錄取時的方位和距離測量精度。（3）B型顯示：簡稱B顯。平面顯示器也可以用直角坐標(biāo)方式來顯示距離和方位，用橫坐標(biāo)表示方位，縱坐標(biāo)表示距離，即B型顯示器。通常橫坐標(biāo)不是取全方位，而是雷達(dá)所監(jiān)視的-一個較小的方位范圍。若距離也不是全距離量程，則稱為微B型顯示，用于觀察某一距離范圍內(nèi)的目標(biāo)情況。二、雷達(dá)信息顯示的基本類型1.雷達(dá)信息顯示的類型3．高度顯示高度顯示屬于一次信息顯示，為二維顯示方式(距離一仰角或距離-高度維)。在測高雷達(dá)和地形跟蹤雷達(dá)中通稱E型顯示。其畫面表現(xiàn)方式為，用平面上光點(diǎn)的橫坐標(biāo)表示距離，縱坐標(biāo)表示目標(biāo)仰角或高度。它與B顯配合，可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的三維顯示。高度顯示主要有E型和RHI型兩種類型，其顯示畫面如圖4.4所示。（1）E型顯示：用屏幕上光點(diǎn)的橫坐標(biāo)表示距離，縱坐標(biāo)表示仰角。主要應(yīng)用于測高雷達(dá)。（2）RHI型顯示：用屏幕上光點(diǎn)的橫坐標(biāo)表示距離，縱坐標(biāo)表示高度。主要應(yīng)用于精密跟蹤雷達(dá)。雷達(dá)信息顯示的基本類型4.2.2雷達(dá)信息顯示的質(zhì)量指標(biāo)2.雷達(dá)信息顯示的質(zhì)量指標(biāo)每種信息顯示效果最終都將通過顯示器來體現(xiàn)，因此，信息顯示的質(zhì)量指標(biāo)與顯示器件密不可分。雷達(dá)信息顯示的質(zhì)量指標(biāo)要求主要取決于雷達(dá)的戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)參數(shù)。通常有以下幾點(diǎn):（1）信息顯示的類型：主要根據(jù)需要顯示的任務(wù)和顯示的內(nèi)容決定。例如顯示目標(biāo)斜距采用A型、J型或A/R型;顯示距離和方位采用Р型；測高和地形跟蹤采用E型等。（2）顯示的目標(biāo)坐標(biāo)數(shù)量、種類和量程：主要根據(jù)雷達(dá)的用途和戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)來確定。（3）對目標(biāo)坐標(biāo)的分辨力：這是指顯示器畫面上對兩個相鄰目標(biāo)的分辨能力。對示波管顯示，光點(diǎn)的直徑和形狀將直接影響對目標(biāo)的分辨力；對光柵或平板顯示器，分辨力與像素點(diǎn)的尺寸與數(shù)量有關(guān)。此外，分辨力還與目標(biāo)距離遠(yuǎn)近、天線波束的半功率寬度和雷達(dá)發(fā)射脈沖寬度等有關(guān)。二、雷達(dá)信息顯示的基本類型4.2.2雷達(dá)信息顯示的質(zhì)量指標(biāo)2.雷達(dá)信息顯示的質(zhì)量指標(biāo)

二、雷達(dá)信息顯示的基本類型4.2.2雷達(dá)信息顯示的質(zhì)量指標(biāo)2.雷達(dá)信息顯示的質(zhì)量指標(biāo)（5）圖像重顯頻率（刷新頻率)：CRT屏幕上的圖像由一個個因電子束擊打而發(fā)光的熒光點(diǎn)組成，由于顯像管內(nèi)熒光粉受到電子束擊打后發(fā)光的時間很短，所以電子束必須不斷擊打熒光粉使其持續(xù)發(fā)光。為了使圖像畫面不出現(xiàn)閃爍，要求擊打頻率即圖像刷新的頻率必須達(dá)到定數(shù)值。閃爍頻率的門限值與圖像的亮度、環(huán)境亮度、對比度和熒光屏的余輝時間等因素有關(guān)，一般要求大于每秒20~30次。（6）顯示圖像的失真和誤差：有很多因素使圖像產(chǎn)生失真和誤差，例如掃描電路的非線性失真，字符和圖像位置配合不準(zhǔn)確等。在設(shè)計(jì)中要根據(jù)產(chǎn)生失真和誤差的原因，采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償和改善措施。（7）其他指標(biāo)：還有很多衡量雷達(dá)信息顯示的質(zhì)量指標(biāo)，如顯示器件的體積、質(zhì)量、功耗、工作溫度、電源電壓、使用壽命等。03PARTTHREE傳統(tǒng)雷達(dá)顯示器簡介三、雷達(dá)的工作頻率及技術(shù)參數(shù)1.概述A型顯示器典型畫面如圖4.7所示。A型顯示器的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單；能在熒光屏上直接觀察回波信號和噪聲的形狀；能在較小信噪比的情況下從噪聲中辨認(rèn)出目標(biāo)信號；易于根據(jù)信號的強(qiáng)弱變化情況判斷目標(biāo)的性質(zhì)；對目標(biāo)的距離分辨力優(yōu)于亮度調(diào)制的顯示器；易于把移動標(biāo)志對準(zhǔn)回波前沿，測距精度高。A型顯示器的缺點(diǎn)是同一時間內(nèi)只能觀測一個方向上的目標(biāo)。距離顯示器三、雷達(dá)的工作頻率及技術(shù)參數(shù)2.A型顯示器原理傳統(tǒng)的A型顯示器通常采用短、中余輝的靜電偏轉(zhuǎn)示波管，圖4.8是示波管及各極信號波形時間關(guān)系示意圖。要使電子束從左到右均勻掃掠，在一對X偏轉(zhuǎn)板上應(yīng)加入鋸齒電壓波，為了增大掃掠振幅及避免掃掠過程中偏轉(zhuǎn)板中心電位變化引起的散焦，通常在X偏轉(zhuǎn)板上加入推挽式的鋸齒波。回波信號加在一個Y偏轉(zhuǎn)板上，顯示器上回波滯后主波的水平距離與目標(biāo)的斜距成正比。距離顯示器三、雷達(dá)的工作頻率及技術(shù)參數(shù)距離刻度波可加在另一Y偏轉(zhuǎn)板上,如果刻度脈沖極性與回波極性相同,在畫面上將形成與回波相反偏轉(zhuǎn)的刻度圖像。移動距標(biāo)通常以增輝的短線表示，它的波形加在示波管的陰極（負(fù)極性脈沖）或柵極（正極性脈沖）上。在移動距標(biāo)脈沖出現(xiàn)的瞬間，電子槍發(fā)射的電子束強(qiáng)度增加，從而使掃描線上某一點(diǎn)或某一段亮度加強(qiáng)。通常，顯示器只在工作期（相應(yīng)于雷達(dá)探測距離的范圍內(nèi)）顯示雷達(dá)信號，休止期則匿影。所以應(yīng)在柵極或陰極加入輝亮信號，使工作期間電子槍有電子束發(fā)射，而在休止期間電子槍無電子束發(fā)射，使匿影期不顯示信號。A型顯示器的主要部分是掃描形成電路，其任務(wù)是產(chǎn)生鋸齒電壓波并加在示波管水平偏轉(zhuǎn)板上，使電子束從左至右均勻掃掠，從而形成水平掃描線。距離顯示器三、雷達(dá)的工作頻率及技術(shù)參數(shù)距離顯示器關(guān)于掃描線，有幾個重要參數(shù)需要考慮:掃描線長度L：指位于屏幕中間的水平掃描線的長度。為使用方便，通常使其為屏幕直徑的80%。設(shè)D為屏幕直徑，則掃描線長度為L=0.8×D。距離量程：其意義是掃描線長度L所對應(yīng)的實(shí)際距離長度。最大量程對應(yīng)雷達(dá)的最大作用距離。為了便于觀察，一般距離顯示器都設(shè)有幾種量程，分別對應(yīng)雷達(dá)探測范圍內(nèi)的某-一段距離。用相同的掃掠長度表示不同的距離量程，意味著電子束掃掠速度不同或者說鋸齒電壓波的斜率不同。一般L對應(yīng)的實(shí)際距離正比于水平掃描時間。掃描線性度：正程掃描鋸齒波應(yīng)具有良好的線性度，以保證距離刻度的均勻性，獲得較高的測距精度。此外，還要求掃描鋸齒電壓有足夠的幅度以滿足偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)要求，掃掠電壓的起點(diǎn)要穩(wěn)定，掃描鋸齒波的恢復(fù)期（即回程）要盡可能地短。04PARTFOUR現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)1.概述1.數(shù)字式顯示系統(tǒng)的組成及功能數(shù)字式顯示系統(tǒng)通常由計(jì)算機(jī)、顯示處理器（可選)、緩沖存儲器、顯示控制器、圖形功能部件及監(jiān)視器等部分構(gòu)成，如圖4.12所示。各部分完成的功能如下:（1）計(jì)算機(jī)：又稱為主機(jī)，負(fù)責(zé)對整個顯示系統(tǒng)進(jìn)行管理，將輸入數(shù)據(jù)加工為顯示檔案并提供給顯示存儲單元。（2）顯示控制器：用于控制及管理緩沖存儲器及圖形功能單元，以及與主機(jī)通信等。（3）緩沖存儲器：用于存儲顯示檔案，自主維持顯示圖形的刷新，當(dāng)顯示系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)脫機(jī)工作時，仍能正常顯示。四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)1.概述（4）圖形功能部件(圖形發(fā)生器)：完成字符、符號、矢量等基本顯示圖形的產(chǎn)生等。（5）顯示處理器(僅對智能顯示系統(tǒng))：管理顯示存儲器檔案;對圖形進(jìn)行變換、處理和運(yùn)算;對外部設(shè)備的信息進(jìn)行組織和管理;與主機(jī)交換信息等。（6）監(jiān)視器：實(shí)現(xiàn)圖像和信息的直觀顯示輸出。監(jiān)視器一般為標(biāo)準(zhǔn)的顯示器件，如CRT、LCD等。另外，顯示系統(tǒng)還包括一些實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的外部輸入輸出設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)、光筆、跟蹤球、磁盤及光盤驅(qū)動器、打印機(jī)等。四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)1.概述2.數(shù)字式顯示系統(tǒng)的主要類型數(shù)字式顯示系統(tǒng)按其顯示內(nèi)容可分為：字符顯示系統(tǒng)、圖形圖像顯示系統(tǒng)及態(tài)勢顯示系統(tǒng)等。按采用的顯示器件可分為：陰極射線管（CRT）顯示系統(tǒng)、平板或矩陣顯示系統(tǒng)（包括液晶LCD、等離子PDP、電致發(fā)光ELD、場致發(fā)射FED等)，以及用于指控中心的大屏幕、投影顯示系統(tǒng)等。按掃描方式分，主要有兩種類型。一種是早期采用的隨機(jī)掃描顯示系統(tǒng)，另一種是目前廣泛使用的光柵掃描（含矩陣掃描）顯示系統(tǒng)。四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)1.概述（1）隨機(jī)掃描顯示系統(tǒng)其顯示器件一般采用磁偏轉(zhuǎn)CRT。顯示控制器以隨機(jī)定位方式控制電子束的運(yùn)動，將信息顯示在屏幕的任意位置，具有比光柵系統(tǒng)更高的分辨率和更快的顯示速度。另外，隨機(jī)掃描CRT電子束直接按線條路徑畫線，因而能夠生成光滑線條。相比之下，光柵系統(tǒng)通過顯示一組離散點(diǎn)來畫線，可生成鋸齒狀線條，因此在數(shù)字技術(shù)發(fā)展的初期得到廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的模擬式顯示系統(tǒng)相比，隨機(jī)掃描顯示系統(tǒng)的性能得到顯著改善與提高，但顯示容量仍然有限，并且只能顯示一些簡單的字符與圖形，不能進(jìn)行大量信息及復(fù)雜圖像的顯示，目前已基本被光柵或矩陣顯示系統(tǒng)所取代。（2）光柵掃描顯示系統(tǒng)其顯示器件采用光柵CRT、LCD或PDP等。掃描電路控制電子束以固定方式進(jìn)行全屏逐點(diǎn)掃描，顯示控制器控制特定點(diǎn)的輝亮以實(shí)現(xiàn)信息顯示。其特點(diǎn)是高度的靈活性和可編程性，信息顯示容量大，是目前廣泛采用的顯示方式。四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)2.現(xiàn)代雷達(dá)顯示的基本功能部件

四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)2.現(xiàn)代雷達(dá)顯示的基本功能部件2.雷達(dá)圖像的展開（1）雷達(dá)圖像展開的作用圖像展開就是圖像放大，其目的是觀察圖像的細(xì)節(jié)，提高顯示分辨力，從而提高目標(biāo)的坐標(biāo)錄取精度。雷達(dá)圖像的展開有兩種情況，一種是對近區(qū)圖像進(jìn)行展開，即以屏幕中點(diǎn)為中心將圖像進(jìn)行放大，這種方式實(shí)現(xiàn)起來相對比較簡單。另一種情況是對遠(yuǎn)區(qū)目標(biāo)圖像的展開，稱為偏心展開。由于簡單地以屏幕中點(diǎn)為中心對圖像進(jìn)行放大將導(dǎo)致遠(yuǎn)區(qū)目標(biāo)擴(kuò)展到屏幕以外，故對遠(yuǎn)區(qū)目標(biāo)進(jìn)行放大顯示需要采用偏心展開方式。偏心展開可以通過將掃描起點(diǎn)偏離到屏幕中心以外的某一確定點(diǎn)（虛擬屏幕中心）來實(shí)現(xiàn)，也可以根據(jù)所觀察的目標(biāo)圖像為中心將畫面展開，而后者更符合人們的觀察習(xí)慣且實(shí)現(xiàn)上較為容易。四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)2.現(xiàn)代雷達(dá)顯示的基本功能部件（2）雷達(dá)圖像展開原理對近區(qū)目標(biāo)，簡單地提高掃描產(chǎn)生器的時鐘頻率及掃描速度就可實(shí)現(xiàn)其放大效果。由于掃描計(jì)數(shù)器位數(shù)~定，當(dāng)提升計(jì)數(shù)時鐘頻率后，計(jì)數(shù)器會溢出，遠(yuǎn)區(qū)目標(biāo)會折疊顯示在近區(qū)，即發(fā)生了顯示模糊現(xiàn)象，需采取措施對近區(qū)量程之外的遠(yuǎn)區(qū)回波進(jìn)行消隱處理。對于遠(yuǎn)區(qū)目標(biāo)，需采用較為復(fù)雜的偏心展開方式，其實(shí)現(xiàn)步驟為:①掃描開始時給計(jì)數(shù)器提供掃描起點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，其值通常為虛擬屏幕中心點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)。②掃描進(jìn)行時給掃描計(jì)數(shù)器輸入提高的時鐘頻率，時鐘頻率提高的倍數(shù)為圖像放大的倍率。四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)2.現(xiàn)代雷達(dá)顯示的基本功能部件

四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)2.現(xiàn)代雷達(dá)顯示的基本功能部件3.視頻處理器（1）插入顯示方式一般通過對雷達(dá)顯示器的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)采取分時控制（也稱為電子束交叉掃描）實(shí)現(xiàn)。①休止期(逆程)插入法(見圖4.26)。雷達(dá)顯示器掃描周期由正程時間和逆程時間組成，其中：正程約占80%，顯示雷達(dá)原始圖像(一次信息)。逆程約占20%，顯示雷達(dá)數(shù)據(jù)信息(二次信息)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是不影響原始圖像的是示，但顯示數(shù)據(jù)信息量較小。四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)2.現(xiàn)代雷達(dá)顯示的基本功能部件②抽掃插入法。在若干個雷達(dá)顯示掃描周期中，抽取其中一個周期來顯示二次信息。其優(yōu)點(diǎn)是擴(kuò)大了二次信息顯示容量，但損失了一次信息顯示。③隨機(jī)插入法。無論掃描處于正程或逆程，需要時即中斷原始掃描而進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，缺點(diǎn)是原始圖像損失較嚴(yán)重，控制復(fù)雜，較少采用。四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)2.現(xiàn)代雷達(dá)顯示的基本功能部件（2）視頻壓縮方式對一次信息進(jìn)行壓縮處理，快速顯示，節(jié)省出的時間用來顯示二次信息。①積累壓縮法（見圖4.27)。將N個重復(fù)周期的視頻回波進(jìn)行積累后用1個顯示器掃描周期顯示，其余N-1個掃描周期用來顯示二次信息。其優(yōu)點(diǎn)是提高了二次信息顯示容量，缺點(diǎn)是一次信息顯示的實(shí)時性受到損失。四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)2.現(xiàn)代雷達(dá)顯示的基本功能部件②快速顯示法（見圖4.28)。使顯示器掃描周期遠(yuǎn)小于雷達(dá)脈沖重復(fù)周期，即對原始視頻回波在時間上進(jìn)行壓縮，按壓縮后的周期進(jìn)行顯示?？刹捎寐M(jìn)快出的方式實(shí)現(xiàn)。其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時性損失較小。③積累及快速顯示法。該方法為以上方法①與②的結(jié)合形式，兼有二者的優(yōu)點(diǎn)，避免了二者的缺陷。四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)1.概述自從機(jī)載雷達(dá)出現(xiàn)之后，在較長時間里，一直采用長余輝顯像管來顯示雷達(dá)和紅外掃描圖像。由于長余輝顯像管的余輝時間是固定和非線性的，因此嚴(yán)重地限制了所顯示圖像的質(zhì)量。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了模擬式掃描變換器，把雷達(dá)圖像轉(zhuǎn)換成電視格式，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性、可維修性均較差，便很快被迅速發(fā)展的數(shù)字技術(shù)所代替。20世紀(jì)70年代，以數(shù)字式掃描變換器和CRT為核心的多傳感器顯示系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)用階段。新發(fā)展起來的固態(tài)顯示器件，如液晶板、等離子板、場致發(fā)光板等，絕大多數(shù)都采用的是電視光柵掃描體制。由于計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，組成了以計(jì)算機(jī)、數(shù)字式掃描變換器、固態(tài)顯示器件為主體的信息顯示系統(tǒng)。光柵掃描顯示由于采用了固定的掃描方式，其偏轉(zhuǎn)電路只受確定的行、場同步信號控制，與雷達(dá)本身的具體參數(shù)和工作方式無關(guān)，大大提高了信息顯示的容量，因而被現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)普遍采用。3.光柵掃描雷達(dá)顯示系統(tǒng)四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)光柵掃描雷達(dá)顯示器具有以下特點(diǎn):（1）通用性強(qiáng)，可作為各種類型的雷達(dá)信息顯示器。（2）靈活性好，可模擬各種傳統(tǒng)雷達(dá)顯示器畫面，可同屏顯示，也可在不同顯示畫面間切換。（3）顯示容量大，顯示分辨力高，容易插入背影信息顯示內(nèi)容。既可以顯示一次雷達(dá)信息，也可以同時顯示二次雷達(dá)信息、情報(bào)態(tài)勢，指控命令等。（4）可完整顯示運(yùn)動目標(biāo)的航跡。（5）集成度高，性能穩(wěn)定可靠。3.光柵掃描雷達(dá)顯示系統(tǒng)四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)2.光柵顯示原理及主要質(zhì)量指標(biāo)(1）光柵顯示原理光柵掃描由在屏幕上一條條相互平行且等間隔的水平線構(gòu)成，這些水平線稱為掃描線或光柵。圖4.33給出了典型光柵顯示器的水平和垂直掃描信號波形及屏幕掃描示意圖。根據(jù)輸入指令相應(yīng)地來增強(qiáng)某些部分的水平掃描線時，就可實(shí)現(xiàn)信息顯示。當(dāng)每一條掃描線由左至右到達(dá)屏幕的右邊界時，就要再回掃到左邊的起點(diǎn)位置，并且進(jìn)行下一條掃描線的掃描。當(dāng)?shù)撞繏呙杈€結(jié)束時，即完成一幀掃描。然后光柵垂直向上回掃，回到左上角的起始位置，重復(fù)進(jìn)行下一幀掃描以實(shí)現(xiàn)圖像的刷新，獲得穩(wěn)定的圖像。水平和垂直回掃期間，CRT的電子束被消隱掉以使屏上看不到回掃顯示。3.光柵掃描雷達(dá)顯示系統(tǒng)四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)光柵掃描和隨機(jī)掃描不同，不管屏上顯示的內(nèi)容如何，電子束總是以恒定的速度從左到右、從上到下掃過屏上的每個像素位置。為了實(shí)現(xiàn)這種掃描，在CRT偏轉(zhuǎn)部件上加的是兩種不同頻率的鋸齒波電流。控制電子束沿水平方向偏轉(zhuǎn)的電流叫水平掃描電流，其重復(fù)頻率稱為行頻。控制電子束沿垂直方向偏轉(zhuǎn)的電流叫垂直掃描電流，其重復(fù)頻率稱為幀頻或場頻。水平、垂直掃描電流波形如圖4.33(a)所示。3.光柵掃描雷達(dá)顯示系統(tǒng)四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)顯示信息只施加在正程時間內(nèi)，即在需要顯示圖形的像素位置上加上相應(yīng)的輝亮信號，接通電子束,從而出現(xiàn)圖像。由于垂直掃描電流相對于水平掃描電流做緩慢線性變化，可以近似認(rèn)為水平掃描線呈水平直線狀態(tài)，這就保證了每行掃描線均勻等間隔地分開而不致重合。當(dāng)整個屏幕掃描完成后，電子束在垂直回掃電流控制下迅速地跳回屏幕的左上角，接著執(zhí)行下一次的掃描過程。（2）光柵顯示的主要質(zhì)量指標(biāo)①顯示屏幕尺寸及寬高比。②顯示屏幕分辨率。③顯示容量。④刷新頻率或幀頻。⑤亮度與對比度。⑥可視角度。⑦顯示系統(tǒng)帶寬。⑧圖像存儲器容量。⑨顯示處理能力。⑩人機(jī)交互能力。3.光柵掃描雷達(dá)顯示系統(tǒng)四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)5.光柵掃描雷達(dá)顯示系統(tǒng)光柵掃描雷達(dá)顯示系統(tǒng)顯示質(zhì)量高，且具有很高的顯示靈活性，可以模擬各種傳統(tǒng)雷達(dá)顯示器畫面。（1）系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)組成框圖如圖4.38所示。3.光柵掃描雷達(dá)顯示系統(tǒng)四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)

3.光柵掃描雷達(dá)顯示系統(tǒng)四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)（3）圖形通道其組成框圖如圖4.40所示，各部分的功能如下。①圖形處理器(GPU)：GPU為帶有可編程圖形處理功能的CPU，一般具備如下功能:直接外部主機(jī)接口；可編程CRT控制(水平、垂直同步，消隱)；直接DRAM、雙口VRAM接口；自動CRT顯示刷新；直接灰度轉(zhuǎn)換。②視頻DAC(RAMDAC)：視頻DAC是帶有彩色查找表的專用D/A轉(zhuǎn)換器，完成顯示信號的接收與鎖存、畫面優(yōu)先疊加、彩色查找、D/A轉(zhuǎn)換及狀態(tài)控制等功能。3.光柵掃描雷達(dá)顯示系統(tǒng)四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)（4）光柵掃描雷達(dá)顯示系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)光柵掃描雷達(dá)顯示系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)之一是其高度的可編程性。光柵掃描雷達(dá)顯示系統(tǒng)軟件通常由系統(tǒng)監(jiān)控軟件、圖形系統(tǒng)處理軟件、雷達(dá)信息處理軟件、通信處理軟件等部分構(gòu)成。為使軟件盡量與硬件無關(guān)可采用層次結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行劃分。通常將軟件系統(tǒng)分為四層：驅(qū)動層、處理層、功能層、用戶層。僅第一層與硬件有關(guān)，用戶僅與第四層有關(guān)。3.光柵掃描雷達(dá)顯示系統(tǒng)四、現(xiàn)代雷達(dá)顯示技術(shù)①驅(qū)動層：由設(shè)備驅(qū)動模塊和硬件配置信息表組成。設(shè)備驅(qū)動模塊由針對各硬件設(shè)備的若中斷驅(qū)動程序所構(gòu)成；硬件配置信息表包含了當(dāng)前的硬件配置信息及顯示終端的模塊配置信息。②處理層：由監(jiān)控模塊、I/O管理模塊和基本函數(shù)庫組成，完成與CPU直接有關(guān)的控制計(jì)算和顯示處理。其中I/O管理模塊是實(shí)現(xiàn)軟件與硬件相隔離的關(guān)鍵模塊。③功能層：由功能處理模塊庫組成，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)顯示的一系列功能。如自檢、菜單、偏心等④用戶層；由命令處理模塊和功能組合信息表組成，實(shí)際中用戶只需設(shè)定功能組合信息表即可。3.光柵掃描雷達(dá)顯示系統(tǒng)05雷達(dá)點(diǎn)跡錄取PARTFIVE五、雷達(dá)點(diǎn)跡錄取1.概述雷達(dá)系統(tǒng)對雷達(dá)信息處理的過程主要有以下三個方面:（1）從雷達(dá)接收機(jī)的輸出中檢測目標(biāo)回波，判定目標(biāo)的存在。（2）測量并錄取目標(biāo)的距離、角度、速度等信息。（3）根據(jù)錄取的目標(biāo)信息，對目標(biāo)進(jìn)行編批，建立目標(biāo)航跡，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的穩(wěn)定跟蹤。五、雷達(dá)點(diǎn)跡錄取2.目標(biāo)距離數(shù)據(jù)的錄取1.單目標(biāo)距離錄取工作原理：根據(jù)發(fā)射脈沖與目標(biāo)回波脈沖之間相差的時鐘周期數(shù)來確定目標(biāo)回波的距離延遲。實(shí)現(xiàn)方法：一般采用脈沖計(jì)數(shù)法實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)組成：如圖4.45(a)中實(shí)線部分所示，將啟動脈沖與回波脈沖之間的計(jì)數(shù)脈沖選通后，利用計(jì)數(shù)器對其進(jìn)行計(jì)數(shù)即可得到距離延遲。圖中的啟動脈沖一般為雷達(dá)同步發(fā)射脈沖。設(shè)訐數(shù)脈沖頻率為f，回波延遲的計(jì)數(shù)值為N，則目標(biāo)距離為五、雷達(dá)點(diǎn)跡錄取2.目標(biāo)距離數(shù)據(jù)的錄取2.多目標(biāo)距離錄取工作原理：錄取設(shè)備根據(jù)同一方位上多個目標(biāo)回波脈沖各自相對發(fā)射脈沖的延遲，同時確定每個目標(biāo)的距離。實(shí)現(xiàn)方法：一般采用計(jì)數(shù)符合法實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)組成：將單目標(biāo)編碼器加上圖4.45(a)中虛線部分，并去掉標(biāo)注③處的目標(biāo)回波輸入，就構(gòu)成了多目標(biāo)編碼器。與單目標(biāo)錄取不同，多目標(biāo)情況下的計(jì)數(shù)器做全程計(jì)數(shù)，只是在有目標(biāo)回波脈沖的時刻將此時的計(jì)數(shù)值讀出，作為該目標(biāo)的距離數(shù)據(jù)。由于采用全程計(jì)數(shù)，故不影響后續(xù)目標(biāo)的錄取。3.影響