雷达终端设计与实现

雷达显示终端功能单一、界面操作局限性大等问题影响了雷达终端界面操作功能的拓展。本文通过介绍了雷达终端的显示，以及如何利用Direct3D、ArcGIS Engine等现代计算机技术实现雷达终端显示的高效、便利以及节约计算机资源的设计方式。

雷达是利用电磁波检测的电子装置，已成为无线远程检测领域最重要的电子设备。二战期间，雷达被不断运用于军事战场，所到各国的高度重视。随着科技的不断发展，雷达也越来越多的被运用到民用方面，海上导航雷达、天气雷达、测量速度雷达等得到了不断的运用与发展。雷达终端显示器作为雷达的一种终端设备，用于实时接收和处理所得到的信息，是雷达操作人员利用雷达设备进行工作的重要桥梁，因此作为人机交互接口的雷达终端显示器设计与实现也影响着雷达设备的使用效率。便于理解与操作、实现性能优越的的雷达终端显示器成为当前研究与发展的重点。

雷达终端显示概述

雷达终端显示器的主要功能就是将雷达所采集到的目标信息以及情报（目标的位置、特征、运动情况以及各种参数）反映在雷达终端显示器上。计算机技术、图像处理技术、数字信号处理技术的不断发展，也为雷达终端显示的发展提供了技术支持，利用计算机处理雷达视频显示成为发展的趋势。本文基于现代计算机技术发展下的几种雷达终端显示器的设计与实现。

雷达终端显示控制包括6个软件模块：综合显示、目标表业显示、显示的控制、雷达参数的显示、雷达参数的设置以及雷达系统的操控。

PPI的显示主要依靠综合显示来完成，主要包括目标背景的视频、目标的轨迹、距标线、刻度、同步线等显示；导航信息、时间信息等也由综合显示功能提供。

目标表页主要显示目标参数以及表页的形式，目标批号、方位、距离、航向等由目标表页显示负责，提供操作员目标航迹参数信息的实时更新显示，为操作者判断目标走势提供直观信息。

显示控制功能主要完成对PPI显示区的控制，显示量程、偏心显示、轨迹显示、显示颜色等都涵盖在显示控制功能当中，控制功能可以根据操作者的习惯进行设置。

雷达参数的显示主要对雷达处理的参数进行相应的设置，可以大大的提高操作人员的工作效率。

雷达参数的设置是对雷达参数控制功能的显示，根据参数的设置提供给操作者正确的操作与提示。

雷达系统操控功能主要通过中间件对操控模块进行控制，完成雷达工作模式、工作量程、伺服开关等控制，提供操作者可触摸控制接口，对触摸控制模块的操作进行响应，并将状态反馈于触摸控制模。

基于Direct3D的雷达终端软件化显示方法的设计与实现

在目前，基于Windows操作系统下的雷达终端显示方式有2种，一种是利用现场可编程门阵（FPGA）或者数字信号处理（DSP）的方式来实现雷达终端显示；另一种是在软件程序开发的基础上来实现雷达终端显示，软件程序开发是在的多媒体编程接口或者OpenGL技术上的来实现雷达终端显示，其普通做法是先量化雷达扫描线，每条扫描线分为512个点，逐点填写颜色实现[2]。使用这种方式实现雷达终端显示的话占有计算机的内存与资源比较大，不利于雷达终端作后续的信息及情报的处理。

Direct3D渲染三维对象技术相对上述两种雷达终端显示可以实现减少计算机资源的占用的目的，为雷达后续的目标跟踪、信息处理等节约计算空间以及时间。Direct3D的雷达终端软件化显示技术主要有三个方面的问题：一是三维对象的渲染问题；二是利用Alpha混合技术达到雷达视频余辉的衰减；三是利用纹理技术实现海图覆盖层。

三维对象的渲染。传统PPI显示采用量化方位线，逐点填色的方式[3]。但是此种方式的计算时间较长，而且雷达的数据量又比较大，因此成为雷达终端显示发展的瓶颈。Direct3D的雷达终端软件化显示技术可以实现T&L的流水线处理形式，使用变换坐标的方法，每更新一条方位的视频数据，更新一个世界变换矩阵，使摄像机绕PPI圆心进行旋转，在不影响显示效果的情况下，雷达数据量化为4096条方位线，旋转速度以（360°/4096）/次为佳。

Alpha混合技术。Alpha混合技术可以利用SetRenderState接口来达到2层纹理的渲染状态。一层纹理可以设置成PPI的表面纹理，第二层纹理可以设置成更新时的纹理，然后将2层纹理的颜色相乘输出。每更新一帧的视频数据影响到视频余辉的衰减。

纹理技术实现海图覆盖层。纹理创建需要两个过程，第一个纹理创建中，Direct3D提供了创建纹理的接口，根据实际雷达PPI显示的大小，创建纹理；创建第二个纹理需要使用D3DXCreateTexture（）接口，接口的宽度与表面纹理的宽度相同，高度为1，这个纹理创建可以用来更新雷达终端的显示。而在纹理创建的基础上，可以实现海图覆盖层的叠加，这样可以增加雷达操作者对于整个形势的把握和控制。

基于ArcGIS Engine的雷达终端显示实现方法

加载地图文件。ArcGIS Engine可以支持的地图文件有栅格、矢量和文档3类格式。MapControl 控件为ArcGIS Engine提供相应的加载方法。

构造几何对象。几何对象是可以直观的反映地图数据，因此雷达显示地图数据的时候就需要构造相应的几何对象，而ArcGIS Engine可以提供包括Point、Multipoint、Line和Envelope（包络线）在内的多种几何对象模型，并提供相应的接口，操作人员可以根据自身的需求采用合适的方法构造需要的几何对象。

已完成构造的几何对象符号化后封装成所需要的元素。符号化试讲构造号的几何对象进行实体化的过程，没有符号化的话，几何对象就无法显示。ArcGIS Engine针对不用的几何对象提供了不同的符号化方式。而不同类型的几何对象的符号化也存在着不同。

地图刷新显示。添加的新元素需要经过刷新才能显示，AE的IActiveView接口定义了PartialRefresh，其标准重载方式为PartialRefresh（esriViewDrawPhase phase，object Data，IEnvelope envelope）；其中参数1用于设置待刷新的视图对象；根据视图对象的不同，该方法可选择不同的绘制方式进行局部刷新，其刷新效率较高，适合于多种情况使用.Refresh方法用于强制重绘视图，即将地图中的所有数据全部重绘，效率较低，速度较慢，一般不使用。

随着计算机技术以及雷达终端的不断研究与发展，诸如Direct3D、ArcGIS Engine等先进的计算机技术越来越运用于雷达终端显示上，不仅节约了计算的使用空间，同时提高了操作人员对于雷达终端设备的操作，提高工作的效率。随着技术的发展，雷达终端显示以及雷达技术也会得到不断地发展，为社会的各方各面都提供有效最大的便利。

（作者单位：北方电子研究院有限公司）