基于模型設計的通用型紅外焦平面設備開發(fā)系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及基于焦平面紅外傳感器件的熱像技術開發(fā)領域，具體地，涉及一種支持基于模型設計的紅外焦平面設備開發(fā)方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]基于焦平面紅外傳感器件的熱像設備，從上世紀末誕生以來，其應用領域持續(xù)擴展，從起初的國防、電力領域，正逐步擴大到醫(yī)療、安防、化工、電子等諸多行業(yè)。然而，隨著其應用范圍的不斷拓展，使得新領域的未知問題不斷涌現(xiàn)，問題的復雜程度不斷升級，應用的智能化要求不斷提高，使得對熱像設備的特殊需求和特性約束不斷增加。同時，針對特定問題的具體解決方案往往個性化明顯，無法大批量生產，這也使得研發(fā)機構越來越難以平衡研發(fā)成本和市場價格競爭之間的矛盾。同時，紅外熱像技術作為可見光譜范圍外一種視覺化感知周圍世界的方式，其面向未來智能制造和智慧城市的應用需求很大，然而正如所有面向“工業(yè)4.0”發(fā)展的技術所面臨的現(xiàn)實問題一樣，現(xiàn)代紅外熱像系統(tǒng)正變得越來越復雜，研發(fā)難度也越來越難大。因此，怎樣才能適應未來智能化、模塊化、小批量的發(fā)展要求，從長遠的角度來看，構建一種快速、高效、質量可靠的產品開發(fā)系統(tǒng)就成了必須要解決的核心問題。
[0003]未來的紅外熱像設備將變得更復雜、更智能，這也意味著紅外熱像設備需要更加精確的功能定義，更靈活的系統(tǒng)架構以及更復雜的軟件算法。如果采用傳統(tǒng)的開發(fā)模式，那么應用需求與系統(tǒng)實現(xiàn)之間將會存在著巨大的鴻溝。一般而言，產品設計問題越晚發(fā)現(xiàn)，則進行修正的成本就會越高(甚至呈指數(shù)上升)。目前紅外焦平面設備的開發(fā)模式無法擺脫硬件對軟件開發(fā)的束縛，設計中產生的軟件實現(xiàn)(算法代碼等)都需要在實際硬件中運行才能完成最終的調試和測試工作，使得研發(fā)工作呈明顯的先硬后軟的串行模式，這就導致很多設計問題只有在硬件基本形成后，進行子系統(tǒng)級(系統(tǒng)-子系統(tǒng)-部件-組件-零件)調試時才被發(fā)現(xiàn)(甚至更后期才能發(fā)現(xiàn))，從而對產品的研發(fā)成本、交付時間產生極為不利的影響。此外，在對設備功能進行擴展或需求變更時，傳統(tǒng)開發(fā)方法一般是修改數(shù)據(jù)類型，提取接口，直接對代碼結構進行改造，這就需要手工編碼和調試。這就使得開發(fā)效率受開發(fā)人員能力的限制，更致命的是，在開發(fā)過程中很可能引入版本混亂的問題，甚至是潛在的軟件缺陷，從而造成嚴重的質量問題。
[0004]目前，基于模型設計(Model-BasedDesign,MBD)的開發(fā)技術，有助于實現(xiàn)系統(tǒng)模型快速搭建、自動代碼生成、算法仿真與自動化測試以及產品設計交付等功能，能夠大幅降低研發(fā)工作量與開發(fā)風險，并且使產品設計與產品生產、產品使用及維護等整個產品生命周期的各個環(huán)節(jié)有機銜接，可以一定程度上解決紅外熱像設備開發(fā)遇到的現(xiàn)實問題。但是，現(xiàn)有技術依然存在以下技術問題:
[0005]I)基于模型的設計方法代表未來復雜智能系統(tǒng)技術的研發(fā)趨勢，但由于焦平面?zhèn)鞲衅骷哂泄鈱W、熱力學、電子技術相結合的特點，接口配置復雜，又受到嵌入式硬件技術的制約，使得建立基于模型設計的紅外焦平面設備協(xié)同開發(fā)仿真方法存在著很多障礙，極大制約了該技術的推廣與應用。
[0006]2)現(xiàn)有用于數(shù)據(jù)采集或視頻應用的基于模型開發(fā)系統(tǒng)或平臺(如N1、Nutaq公司推出的產品)，只支持符合通用協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路以及自動代碼生成過程的集成，嚴重缺乏對于紅外焦平面設備的關鍵指標參數(shù)(如，NETD、MTF等)的分析能力以及設備測溫標定流程的監(jiān)控能力。
[0007]3)目前開發(fā)人員與仿真測試目標資源之間只能局限于本地資源本地使用，無法實施分布式開發(fā)及團隊資源的高效共享，嚴重制約了研發(fā)組織的協(xié)同開發(fā)能力的發(fā)展，同時由于設計文件種類較多且分散保存，使得技術狀態(tài)的管理十分困難。
[0008]4)現(xiàn)有基于模型設計技術，仍然缺乏適用于支持紅外焦平面設備開發(fā)的基礎模型庫以及與對應的可以支持多種硬件平臺的配置方法，嚴重限制了基于模型開發(fā)能力在紅外焦平面設備開發(fā)領域的發(fā)揮。

【發(fā)明內容】

[0009]針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于模型設計的通用型紅外焦平面設備開發(fā)方法和系統(tǒng)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明提供的基于模型設計的通用型紅外焦平面設備開發(fā)系統(tǒng)，包括:分布式開發(fā)單元、數(shù)據(jù)庫單元、仿真測試單元，且所述分布式開發(fā)單元、數(shù)據(jù)庫單元、仿真測試單元之間通過以太網相互聯(lián)接;其中，
[0011]所述分布式開發(fā)單元用于形成設計文件、進行本地仿真調試、實施自動代碼生成，并且與數(shù)據(jù)庫單元進行交互設計及配置信息、與仿真測試單元之間構建數(shù)據(jù)傳輸鏈路和控制鏈路；
[0012]所述數(shù)據(jù)庫單元用于為所有開發(fā)終端提供共享的數(shù)據(jù)倉儲，并通過權限控制配合各個開發(fā)終端的本地資源建立配置管理流程；
[0013]所述仿真測試單元用于提供仿真測試過程或者遠程半實物仿真過程中所需的必要軟硬件資源，監(jiān)控仿真測試端的情況，并開展實時在線的半實物仿真以及關鍵指標參數(shù)測試工作。
[0014]優(yōu)選地，所述分布式開發(fā)單元包括多個開發(fā)終端，每個開發(fā)終端都至少包括本地配置管理模組、模型設計模組、本地算法仿真模組、代碼生成模組、數(shù)據(jù)庫會話模組及遠程仿真測試會話模組;其中
[0015]所述本地配置管理模組、模型設計模組、本地算法仿真模組、代碼生成模組共同構成本地開發(fā)工具鏈，本地開發(fā)工具鏈用于開展本地開發(fā)所需要的工作；
[0016]所述數(shù)據(jù)庫會話模組能夠從數(shù)據(jù)庫單元獲取開發(fā)所需的輸入文件，或者將設計輸出文件提交至數(shù)據(jù)庫單元；
[0017]所述遠程仿真測試會話模組能夠向仿真測試單元發(fā)起調試會話請求，在調試會話過程中加載本地算法至遠程的仿真測試單元，并進行在線控制和實時數(shù)據(jù)接收、評價和保存。
[0018]優(yōu)選地，所述仿真測試單元包括可在線配置目標服務站、焦平面器件接口件、I/O硬件接口件、紅外光路控制器、輻射黑體控制器、機電設備控制器;其中，
[0019]所述可在線配置目標服務站用于響應開發(fā)終端發(fā)起的會話請求、分配相應的軟硬件資源、配置開發(fā)終端設定的硬件參數(shù)、實施開發(fā)終端設定的測試流程，并運行從開發(fā)終端加載的各種類型的算法后將實時結果發(fā)送回開發(fā)終端；
[0020]所述焦平面器件接口件包括封裝適配模組、靶面及鏡頭適配模組、偏置電壓適配模組、I/O接口適配模組，所述焦平面器件接口件用于為選定的各種焦平面器件提供需要的接口和驅動；
[0021]所述I/O硬件接口件包括控制器模組和設備接口模組，所述I/O硬件接口件用于控制測試流程或作為流程測試控制的物理和電氣接口。
[0022]優(yōu)選地，所述可在線配置目標服務站包括:實時操作系統(tǒng)、可配置資源池以及外設接口，所述實時操作系統(tǒng)包括:VxWorks架構操作系統(tǒng)、Linux架構操作系統(tǒng)和WinCE架構操作系統(tǒng);所述可配置資源池包括FPGA資源、DSP資源、Mult1-Core CPU資源和存儲器資源;所述外設接口包括以太網接口、1394接口、CAN總線接口、SPI接口和UART接口。
[0023]優(yōu)選地，還包含了支持紅外焦平面設備開發(fā)設計需要的模板模型，以用于紅外焦平面設備軟件的開發(fā)和調試，通過所述模板模型開發(fā)系統(tǒng)算法模型，并將所述系統(tǒng)算法模型自動轉化為代碼。
[0024]優(yōu)選地，所述模板模型包括:底層驅動模型、數(shù)據(jù)鏈路模型、處理算法模型、流程控制模型以及相應的硬件平臺的配置流程。
[0025]優(yōu)選地，所述硬件平臺的配置流程包括:Xillinx SoC,Altera SoC、TI SoC、NXPSoC系列硬件的配置流程。
[0026]優(yōu)選地，所述分布式開發(fā)單元還能夠與仿真測試單元建立遠程會話;所述遠程會話是指:會話請求控制、實施遠程實時在線的半實物仿真以及測試過程；
[0027]所述遠程實時在線的半實物仿真過程包括:遠程編譯加載軟件及配置，實時回傳數(shù)據(jù)和狀態(tài)，以及在線數(shù)據(jù)接收和評價。
[0028]優(yōu)選地，所述遠程實時在線的半實物測試過程還包括:遠程編譯加載軟件及配置，實時回傳數(shù)據(jù)和狀態(tài)，在線數(shù)據(jù)接收和評價，在線控制參數(shù)調整，以及測試流程實施;所述測試流程包括:測溫標定、NETD測試、MTF測試、MRTD測試以及MDTD測試。
[0029]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0030]1、本發(fā)明針對焦平面器件的特殊性，克服了嵌入式硬件能力的制約，實現(xiàn)了一種焦平面設備的遠程實時在線半實物仿真和測試系統(tǒng)。
[0031]2、本發(fā)明提供的基于模型設計的通用型紅外焦平面設備開發(fā)系統(tǒng)，實現(xiàn)了分布式、智能化，進而增加了支持焦平面設備開發(fā)所需的基礎模型，強化了基于模型設計技術應用于焦平面設備開發(fā)的效能。
[0032]3、本發(fā)明突破了本地資源的局限，克服了技術狀態(tài)管理困難的問題，提高了資源共享、配置管理和團隊協(xié)同合作的能力。
【附圖說明】
[0033]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0034]圖1為本發(fā)明提供的基于模型設計的紅外焦平面設備開發(fā)系統(tǒng)的結構示意圖；
[0035]圖2為本發(fā)明中的仿真調試端的示意圖；
[0036]圖3為本發(fā)明中的開發(fā)終端設計過程示意圖。
【具體實施方式】
[0037]下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0038]本發(fā)明總體由分布式開發(fā)端、數(shù)據(jù)庫端及仿真測試端三個組成單元構成，三個部分通過千兆以太網相互聯(lián)接，如圖1所示。
[0039]具體地，分布式開發(fā)單元，由眾多異地開發(fā)終端組成，各個開發(fā)終端由相應的開發(fā)人員管理，負責形成設計文件、進行本地仿真調試、實施自動代碼生成，與數(shù)據(jù)庫端交互設計及配置信息、與仿真測試端構建數(shù)據(jù)與控制鏈路;數(shù)據(jù)庫單元，負責整個研發(fā)團隊提供共享的數(shù)據(jù)倉儲，配合相應的權限控制和配置管理流程，可以實現(xiàn)貫穿整個產品生命周期的設計資源管理，同時為整個團隊的協(xié)同合作提供了基礎;仿真測試單元，負責配置焦平面器件