一种脉冲雷达成像中的坐标转换方法

摘要

本发明公开了一种脉冲雷达成像中的坐标转换方法，建立了新型查找表，通过附加信息标示死点情况，在坐标输出时按附加信息对死点进行补点处理，提高了雷达成像质量；建立的查找表只记录了0°～45°极坐标到直角坐标的转换，圆周内其他极坐标到直角坐标的转换通过映射公式、查表法和转换公式处理完成，缩减了查找表需要的储存空间；通过使用片外存储器，为处理器节约了片内存储空间；本发明可应用于基于FPGA硬件平台的脉冲雷达图像显示、基于PC的脉冲雷达图像显示，还可以应用于各种极坐标软硬件显示系统。

主权项

1.一种脉冲雷达成像中的坐标转换方法，其特征在于包括以下处理步骤：s1.雷达扫描一周的扫描线总数为N，每条雷达扫描线上有扫描点M个，n为第n条扫描线，在雷达扫描圆周的0°～45°范围内，将所有雷达扫描线的扫描点的极坐标(r，θ)通过公式$\left\{\begin{array}{c}{x}_i=r\cos \left(\theta \right)\\ y_i=r\sin \left(\theta \right)\end{array}\right.$计算得到对应的直角坐标(x_i，y_i)，组成数组{(x_i，y_i)}，其中，N，M，n，i，r都为整数，且n∈[0，N/8]，i∈[0，MN/8)，r∈[0，M)，s2.将位于直角坐标系第一象限0°～45°范围内且满足条件$\left\{\begin{array}{c}y\le x\\ x^2+y^2\le M^2\end{array}\right.$的所有直角坐标点(x，y)找出，组成数组{(x，y)}，再将数组{(x，y)}中的每一个直角坐标点分别与数组{(x_i，y_i)}中的每一个直角坐标点比较，若满足条件$\left\{\begin{array}{c}y=y_i\\ x=x_i\end{array}\right.,$则将此坐标点(x，y)从数组{(x，y)}中删除，最后将筛选过的数组{(x，y)}重新定义为数组{(x′，y′)}；s3.选定数组{(x_i，y_i)}中的第i个直角坐标点，i＝0，1，2，...，MN/8-1，再遍历数组{(x′，y′)}，找出满足条件$\left\{\begin{array}{c}{y}^{\prime }\le y_i\\ x^{\prime }\le x_i\end{array}\right.$的所有直角坐标组成新的数组{(x_ij′，y_ij′)}并从数组{(x′，y′)}中删除，其中(x_ij′，y_ij′)表示数组{(x_i，y_j)}中第i个坐标点周围满足条件$\left\{\begin{array}{c}{y}^{\prime }\le y_i\\ x^{\prime }\le x_i\end{array}\right.$的第j个坐标点，j为整数且j∈[0，J)，J表示数组{(x_ij′，y_ij′)}中所含元素个数；用直角坐标(x_i，y_i)的横坐标x_i分别减去数组{(x_ij′，y_ij′)}中的每一个直角坐标的横坐标x_ij′，直角坐标(x_i，y_i)的纵坐标y_i分别减去数组{(x_ij′，y_ij′)}中的每一个直角坐标的纵坐标y_ij′得到(x_i-x_i1′，y_i-y_i1′)、(x_i-x_i2′，y_i-y_i2′)...(x_i-x_ij′，y_i-y_ij′)，再用一个宽度为2J*k bit的二进制数add来表示(x_i-x_i1′，y_i-y_i1′)、(x_i-x_i2′，y_i-y_i2′)...(x_i-x_ij′，y_i-y_ij′)，表示方法为：二进制数add的0～(k-1)bit表示数值x_i-x_i1′、二进制数add的k～(2k-1)bit表示数值y_i-y_i1′，2k～(3k-1)bit表示数值x_i-x_i2′、二进制数add的3k～(4k-1)bit表示数值y_i-y_i2′，...，二进制数add的(2(j-1)*k)～((2j-1)*k-1)bit表示数值x_i-x_ij′、二进制数add的((2j-1)*k)～((2j*k)-1)bit表示数值y_i-y_ij′，其中k为所有x_i-x_ij′和y_i-y_ij′数值中的最大值化为二进制数后的位宽；将直角坐标(x_i，y_i)及其相应的add值保存为(x，y，add)_i，(x，y，add)_i代表了直角坐标(x_i，y_i)和数组{(x_ij′，y_ij′)}；s4.重复执行s3，其中i依次取值0，1，2，...，MN/8-1，再将所有的(x，y，add)_i保存到查找表；s5.处理器在接收雷达扫描圆周范围内第n₁条扫描线及其相应灰度信息后，将第n₁条扫描线通过映射公式转换到0°～45°范围内相应扫描线n；其中，n₁∈[0，N)，映射公式为$\left\{\begin{array}{cc}n=n_1,& 0\le n_1\le N/8\\ n=N/4-n_1,& N/8<n_1\le N/4\\ n=n_1-N/4,& N/4<n_1\le 3N/8\\ n=N/2-n_1,& 3N/8<n_1\le N/2\\ n=n_1-N/2,& N/2<n_1\le 5N/8\\ n=3N/4-n_1,& 5N/8<n_1\le 3N/4\\ n=n_1-3N/4,& 3N/4<n_1\le 7N/8\\ n=N-n_1,& 7N/8<n_1<N\end{array}\right.;$通过寻址查找表得到扫描线n对应的M个扫描点数据，将这M个扫描点数据组成数组n₁∈[0，N)；s6.将s5得到的数组保存到处理器的第一存储器，将第n₁条扫描线上每个扫描点对应的灰度值保存到处理器的第二存储器；s7.从第一存储器中取出第n₁条扫描线上的第r个扫描点数据r∈[0，M)，并从第二存储器读取与对应的灰度值；根据中的直角坐标及add值得到数组将直角坐标及数组中的每一个坐标元素代入转换公式得到直角坐标和其中，转换公式为$\left\{\begin{array}{cc}{x}_1=x,y_1=y,& 0\le n_1\le N/8\\ x_1=y,y_1=x,& N/8<n_1\le N/4\\ x_1=-y,y_1=x,& N/4<n_1\le 3N/8\\ x_1=-x,y_1=y,& 3N/8<n_1\le N/2\\ x_1=-x,y_1=-y,& N/2<n_1\le 5N/8\\ x_1=-y,y_1=-x,& 5N/8<n_1\le 3N/4\\ x_1=y,y_1=-x,& 3N/4<n_1\le 7N/8\\ x_1=x,y_1=-y,& 7N/8<n_1<N\end{array}\right.;$将直角坐标与对应的灰度值一起输出到显存；将数组中的每一个直角坐标分别与对应的灰度值一起输出到显存。