基于FPGA的视频信号发生器设计与应用研究

将系统输出的标准和非标准模拟视频信号进行比较，发现它们有类似的地方，即都包含同步信号，而且对同步信号电平有特定的要求。标准视频信号中要求同步电平比消隐电平低0. 3 V，某型装备输出的非标准视频信号要求同步电平严格控制在- 0. 3 V.同步电平的这些特性就要求设计者必须合理选择视频D /A转换芯片。

在本系统中选取了AD公司的三路10位视频D/A芯片。只要对该芯片的输入端（复合同步、消隐信号、时钟信号，数据信号等）进行编程，系统就可以输出不同制式的模拟视频信号。表1是本系统设计采用的视频输出真值表^[6].

根据该真值表，利用FPGA严格控制它们的时序关系，就可以产生多种制式的模拟视频信号，该方法增强了视频信号发生器的扩展性和通用性。视频D /A转换电路板及同轴电缆输出接口实物如图4所示。

2系统在电视跟踪性能检测中的应用研究

2.1 电视跟踪性能指标和检测方法

电视跟踪箱是电视跟踪系统中实现跟踪和搜索的关键部分。传统的电视跟踪箱跟踪性能测试采用的是室内标志法和机械靶标法等，这些测试方法中提供的模拟目标具有精度低和可控性差的缺点^[7].后来出现了基于ISA总线的模拟目标卡，但是该卡使用时必须插在PC的插槽上，同时该测试仪器的体积较大，而且扩展性不好。

可以利用基于FPGA的视频信号发生器完成电视跟踪性能的检测。

最小跟踪目标、最小跟踪对比度、跟踪速度、目标捕获概率等是评价电视跟踪箱跟踪性能的重要指标[ 8].针对这些指标，要求本视频信号发生器输出的模拟目标，在速度、运动方式、对比度、视场中位置和大小上具有可控的功能。

以最小跟踪目标测试来说明该功能的实现方法。最小跟踪目标测试要求模拟目标是运动目标，测试过程中，测试者通过改变模拟目标的大小来观察波门的跟踪或搜索状态，从而判断出最小跟踪目标大小。因此，需要在FPGA内部通过一定的算法来满足测试系统对模拟目标提出的要求。图5是本项测试中水平往返运动目标生成的算法流程图。

2.2 测试结果分析运用

该视频信号发生器对某型电视跟踪系统电视跟踪箱进行跟踪性能测试，测试时将视频信号发生器与被测电视跟踪箱连接，然后设定被测装备的某些工作参数，最后获得了该装备的部分跟踪性能参数。测试结果如表2所示。从跟踪性能测试结果中可以看出，最小跟踪目标在3 @ 3~ 4 @ 4像素之间，最小跟踪对比度在3% ~ 4%之间，水平最大跟踪速度在4. 22~ 4. 24视场/秒之间，捕获概率始终为100% ，它们的变化幅度始终都控制在设计要求的范围内。

同时，使用一台标定后的某型电视跟踪检测仪对被测电视跟踪箱进行测试，得到的测试结果基本与表2中的相吻合，从而验证了本视频信号发生器的工作可靠性。

图6和图7是在测试前将本视频信号发生器接入某图像采集卡获取的模拟目标图像。

3结论

基于FPGA的视频信号发生器可以满足多种被测视频输入系统对视频信号制式的要求。它采用USB技术完成与上位机的通信，解决了工作电源的问题，提高了该系统的通用性和扩展性。将该视频信号发生器应用在某型电视跟踪系统电视跟踪箱的跟踪性能测试中，获得了该装备的部分电视跟踪性能参数，通过分析实验数据，证明了该系统具有测试精度高、工作稳定性好的特点。可以说该视频信号发生器能够为准确评估装备的战斗性能提供必要的技术保障。今后，可以对该系统进行扩展，将它应用在更多的测试领域中，所以其应用前景十分广泛。