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基于Linux的雷达终端系统设计
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2017-10-27
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现有的雷达终端系统采用了大量的高速专用芯片实现。而芯片的更新换代很快，许多芯片已面临淘汰，即使还没有完全消失，价格也已经很昂贵，给系统的维护和升级换代带来极大不便。随着计算机、软件和网络技术的不断发展，使得新一代的雷达终端系统的软件化和网络化实现成为可能。本文基于此技术背景展开研究，并给出系统的具体实现。
1 整体实现方案
1.1 基于Linux操作系统
传统的雷达显示系统是基于Windows的。但是Windows面临许多问题，譬如封闭源码、易被病毒和黑客入侵等。而Linux是免费的、开源的、网络化的操作系统。其内核是独立和高度可配置的。Linux的网络功能和安全性要优于Windows。所以基于Linux的系统方案是比较合适的。
1.2 系统实现方案
系统由预处理机、主显机和网显机组成，如图1所示。
预处理机的主要功能是：雷达视频的采集、压缩和传输，接收二次信息和操控信息并存储所有信息。主显机功能：压缩视频的接收、解压、显示，接收二次信息并显示，人机操控操作，将二次信息和操控信息发送到网络上。网显机类似于主显机，但没有操控功能。为简单起见，本文不讨论网显机的实现。
2 预处理机系统的实现
预处理机完成数据的采集、压缩和传输，下面针对这三个方面进行介绍。
2.1 基于PCI总线的雷达视频采集卡
这是系统中惟一的硬件实现部分，也是必不可少的，它将采集的数据传给计算机。这部分的具体实现可参考文献［1］。
2.2 小波压缩技术
当雷达采样率很高时，网络传输前不进行压缩处理，带宽是不够的。
基于帧的压缩技术，不适合对雷达视频具有实时要求的场合，因为会引入一个固定延时。而一维小波压缩可以做到高效压缩和实时要求的折衷。
小波压缩的思想是将一维数字序列分为粗糙尺度和细节两部分，各占一半存储空间，这个过程可以一直递归下去；因为回波信号比较平滑，细节部分主要是噪声，所以只保留粗糙尺度部分，如图2所示。
1 整体实现方案
1.1 基于Linux操作系统
传统的雷达显示系统是基于Windows的。但是Windows面临许多问题，譬如封闭源码、易被病毒和黑客入侵等。而Linux是免费的、开源的、网络化的操作系统。其内核是独立和高度可配置的。Linux的网络功能和安全性要优于Windows。所以基于Linux的系统方案是比较合适的。
1.2 系统实现方案
系统由预处理机、主显机和网显机组成，如图1所示。
预处理机的主要功能是：雷达视频的采集、压缩和传输，接收二次信息和操控信息并存储所有信息。主显机功能：压缩视频的接收、解压、显示，接收二次信息并显示，人机操控操作，将二次信息和操控信息发送到网络上。网显机类似于主显机，但没有操控功能。为简单起见，本文不讨论网显机的实现。
2 预处理机系统的实现
预处理机完成数据的采集、压缩和传输，下面针对这三个方面进行介绍。
2.1 基于PCI总线的雷达视频采集卡
这是系统中惟一的硬件实现部分，也是必不可少的，它将采集的数据传给计算机。这部分的具体实现可参考文献［1］。
2.2 小波压缩技术
当雷达采样率很高时，网络传输前不进行压缩处理，带宽是不够的。
基于帧的压缩技术，不适合对雷达视频具有实时要求的场合，因为会引入一个固定延时。而一维小波压缩可以做到高效压缩和实时要求的折衷。
小波压缩的思想是将一维数字序列分为粗糙尺度和细节两部分，各占一半存储空间，这个过程可以一直递归下去；因为回波信号比较平滑，细节部分主要是噪声，所以只保留粗糙尺度部分，如图2所示。
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