基于雷達組網(wǎng)遠程監控系統設計與實(shí)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(wǎng)絡(luò )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(jìn)行壓縮處理后上網(wǎng)傳輸。 TI公司生產(chǎn)的TVP5150是一款電視信號解碼專(zhuān)用芯片，支持NTSC／PAL／SECAM三種制式，對輸入的模擬視頻信號進(jìn)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(chǎng)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(gè)視頻端口VP0，VP1和VP2，支持BT．656數字視頻格式，每個(gè)視頻端口可配置為A，B兩個(gè)通道，這兩個(gè)通道具有一個(gè)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(tài)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(guò)I2C總線(xiàn)對TVP5150的參數進(jìn)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(xiàn)只能訪(fǎng)問(wèn)2個(gè)TVP5150配置口，因而使用輸入／輸出端口GPIO控制I2C總線(xiàn)的切換，通過(guò)軟件設GPO[0]為“0”時(shí)，選通第1，2通道TVP5150進(jìn)行配置；而設GPO[0]為“1”時(shí)，則選通第3，4通道TVP5150進(jìn)行配置。
解碼器TVP5150在本地時(shí)鐘的控制下，通過(guò)EDMA通道自動(dòng)向TMS320DM642視頻端口緩沖區單元發(fā)送數據，當采集完一場(chǎng)數據時(shí)產(chǎn)生DMA中斷。在DMA中斷服務(wù)程序中完成相應的處理后，存儲到外部SDRAM。TVP5150的GPCL引腳用來(lái)控制視頻數據流的采集，當GPCL為1時(shí)，允許VP口對輸入視頻數據流進(jìn)行采集；當GPCL為0時(shí)，禁止采集。
2．2 網(wǎng)絡(luò )接口
TMS320DM642內部集成有以太網(wǎng)媒體訪(fǎng)問(wèn)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(wǎng)絡(luò )提供了一個(gè)有效的接口，EMAC為網(wǎng)絡(luò )的數據通路，MDIO是EMAC的狀態(tài)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(jìn)行全雙工或半雙工傳輸。支持EMAC／MDIO復位和優(yōu)先級，具有4 KB的緩存，傳輸CRC自動(dòng)生成，并提供硬件流控制及服務(wù)質(zhì)量保證(QoS)支持。
EEMAC接口支持到計算機網(wǎng)絡(luò )協(xié)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(wǎng)絡(luò )通信硬件電路結構如圖2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/155098.htm
BCM5221為10Base-T／100 Base-TX以太網(wǎng)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(jīng)TMS320 DM642壓縮處理之后，傳輸到BCM522轉換為以太網(wǎng)物理層能接收的數據，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )電平轉化芯片H1102處理，經(jīng)RJ 45接口傳輸到以太網(wǎng)上。
3 信息采集處理
3．1 雷達狀態(tài)信息采集
雷達狀態(tài)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(guò)其各分機檢測儀表和監控臺顯示出來(lái)的，它們直接反映了接收機、發(fā)射機、信號處理機、天線(xiàn)、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(huán)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(guò)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(guān)、人員操作情況及周邊環(huán)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(tài)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(xiàn)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(tài)信息和周邊環(huán)境情況的4路模擬視頻信號通過(guò)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(jìn)的壓縮標準進(jìn)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(wǎng)絡(luò )友好”的結構和語(yǔ)法，有利于對丟包和誤碼的處理；且應用范圍較寬，滿(mǎn)足不同速率、不同解析度以及不同場(chǎng)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(lái)進(jìn)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(wǎng)絡(luò )適應性強，增加了差錯恢復能力，能夠很好地適應IP和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )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(mǎn)足H．264編碼算法的要求。
視頻信號處理的主要操作是循環(huán)采集一幀圖像，發(fā)送消息給圖像壓縮任務(wù)，并等待傳輸完成消息。圖像壓縮任務(wù)主要操作是循環(huán)等待視頻采集任務(wù)發(fā)來(lái)的采集完成消息，然后調用H．264編碼模塊進(jìn)行壓縮圖像，當H．264碼流形成后，發(fā)送編碼完成消息給碼流傳輸任務(wù)。碼流傳輸任務(wù)也是在不斷循環(huán)等待編碼任務(wù)完成信號，使用TCP／IP協(xié)議傳輸H．264碼流，再發(fā)送傳輸完成消息給采集處理任務(wù)。三項任務(wù)互相協(xié)作，完成圖像的采集、壓縮、傳輸功能。
4 結語(yǔ)
本文根據雷達組網(wǎng)系統設備特點(diǎn)，設計了一種集雷達系統信息采集處理功能和網(wǎng)絡(luò )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(tài)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(shí)現、擴展升級方便等特點(diǎn)，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(jià)值。
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