基于雷達組網遠程監控系統設計與實現
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2 主要接口設計
2．1 視頻接口
模擬視頻信號不能直接從網絡傳輸，只有轉換成為符合ITU-R BT.656標準的數字信號，才可方便地利用DSP進行壓縮處理后上網傳輸。 TI公司生產的TVP5150是一款電視信號解碼專用芯片，支持NTSC／PAL／SECAM三種制式，對輸入的模擬視頻信號進行A／D轉換、視頻圖像的箝位及抗混疊濾波等預處理、模擬數字化轉換及亮度／色度、水平／垂直同步等信號的分離，將模擬視頻信號轉換為數字并行信號BT．656碼流格式，行／場同步信號包含在BT．656數字視頻數據流的EAV和SAV中。
TMS320DM642的3個視頻端口VP0，VP1和VP2，支持BT．656數字視頻格式，每個視頻端口可配置為A，B兩個通道，這兩個通道具有一個可分離的5120B捕獲／顯示緩存。設置其VP0和VP1為輸入視頻端口，作為4路雷達狀態視頻輸入口，VP0的A，B通道分別與第1，2通道的TVP5150連接；VP1的A，B通道分別與第3，4通路通道的TVP5150連接。TMS320DM642通過I2C總線對TVP5150的參數進行配置，每路TVP5150輸出配置為8 b的YUV422格式，設分辨率為CIF(352×288)。一條I2C總線只能訪問2個TVP5150配置口，因而使用輸入／輸出端口GPIO控制I2C總線的切換，通過軟件設GPO[0]為“0”時，選通第1，2通道TVP5150進行配置；而設GPO[0]為“1”時，則選通第3，4通道TVP5150進行配置。
解碼器TVP5150在本地時鐘的控制下，通過EDMA通道自動向TMS320DM642視頻端口緩沖區單元發送數據，當采集完一場數據時產生DMA中斷。在DMA中斷服務程序中完成相應的處理后，存儲到外部SDRAM。TVP5150的GPCL引腳用來控制視頻數據流的采集，當GPCL為1時，允許VP口對輸入視頻數據流進行采集；當GPCL為0時，禁止采集。
2．2 網絡接口
TMS320DM642內部集成有以太網媒體訪問控制器和管理數據輸入／輸出模塊(EMAC+MDIO外設)。EMAC為DSP內核與網絡提供了一個有效的接口，EMAC為網絡的數據通路，MDIO是EMAC的狀態和控制接口，EMAC／MDIO控制寄存器直接映射到TMS320DM642存儲區。EMAC支持10 Base-T，100 Base-TX，可在10 Mb／s和100 Mb／s的速度下進行全雙工或半雙工傳輸。支持EMAC／MDIO復位和優先級，具有4 KB的緩存，傳輸CRC自動生成，并提供硬件流控制及服務質量保證(QoS)支持。
EEMAC接口支持到計算機網絡協議的數據鏈路層，支持標準的MII接口與物理層設備相連。物理層設備使用BROADCOM公司的BCM5221、Pul se公司的1：1型隔離變壓器H1102和AMP公司的RJ 45連接器，網絡通信硬件電路結構如圖2所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/155098.htm
BCM5221為10Base-T／100 Base-TX以太網控制器，兼容IEEE 802．3標準，其MII接口與TMS320DM642的MII接口對接。視頻數據經TMS320 DM642壓縮處理之后，傳輸到BCM522轉換為以太網物理層能接收的數據，通過網絡電平轉化芯片H1102處理，經RJ 45接口傳輸到以太網上。
3 信息采集處理
3．1 雷達狀態信息采集
雷達狀態信息包括兩部分，一部分是雷達系統的內部信息，主要是通過其各分機檢測儀表和監控臺顯示出來的，它們直接反映了接收機、發射機、信號處理機、天線、伺服等分系統運行情況；而另一部分是設備周邊的外部情況，包括雷達機電設備外部狀況、人員操作及周邊環境情況等。
雷達內部信息的視頻信號從系統控制臺和伺服控制臺上錄取，通過信號轉換器規整成為標準制式視頻信號；外部信息采用攝像方式將雷達站設備外觀、人員操作情況及周邊環境攝制為標準制式視頻信號。4路視頻信號：一路由視頻轉換器將雷達監控臺顯示的系統信息轉換成PAL制式視頻信號；一路由視頻轉換器將伺服監控臺顯示的天控狀態信息轉換成PAL制式視頻信號；一路由外攝像機提供雷達站外部天線指向及周邊情況的視頻信號；一路由艙內攝像機提供設備狀況和人員操控情況的PAL制式視頻信號。雷達狀態信息和周邊環境情況的4路模擬視頻信號通過4路解碼器轉換為轉換成4路8 b的ITUBT．656格式的數字視頻信號。
3．2 數據處理
為了提高數據傳輸效率，必須選擇先進的壓縮標準進行數據壓縮處理。H．264是新一代視頻壓縮標準，加強了對各種信道適應能力，采用“網絡友好”的結構和語法，有利于對丟包和誤碼的處理；且應用范圍較寬，滿足不同速率、不同解析度以及不同場合傳輸的需求。本系統的數字視頻信號壓縮編碼采用H．264標準，該標準是根據圖象序列中的冗余來進行數據壓縮的，其壓縮率比MPEG-4高1．5～2倍，且引入了面向IP包的編碼機制，碼流結構網絡適應性強，增加了差錯恢復能力，能夠很好地適應IP和無線網絡的應用。盡管H．264運算復雜度是H．2 63和MPEG-4的3～5倍，但TMS320DM642處理能力滿足H．264編碼算法的要求。
視頻信號處理的主要操作是循環采集一幀圖像，發送消息給圖像壓縮任務，并等待傳輸完成消息。圖像壓縮任務主要操作是循環等待視頻采集任務發來的采集完成消息，然后調用H．264編碼模塊進行壓縮圖像，當H．264碼流形成后，發送編碼完成消息給碼流傳輸任務。碼流傳輸任務也是在不斷循環等待編碼任務完成信號，使用TCP／IP協議傳輸H．264碼流，再發送傳輸完成消息給采集處理任務。三項任務互相協作，完成圖像的采集、壓縮、傳輸功能。
4 結語
本文根據雷達組網系統設備特點，設計了一種集雷達系統信息采集處理功能和網絡數據傳輸功能為一體的遠程視頻監控系統，使遠端雷達站具備了收集狀態信息及向監控中心傳輸的能力。該系統具有處理速度快、工程易于實現、擴展升級方便等特點，信息顯示不需要監控中心重新采編，對分布系統設備集中管理有很好的推廣價值。
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