一種適用于探空火箭的箭載圖像采集與壓縮系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于探空火箭的箭載圖像采集與壓縮方法及系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一個為整個系統(tǒng)提供電源的電源管理模塊，若干箭載模擬攝像頭，用于將模擬攝像頭的圖像數(shù)據(jù)進行數(shù)字化的圖像視頻解碼單元，用于將圖像數(shù)據(jù)進行小波變換和壓縮的圖像壓縮單元，用于對圖像壓縮單元、圖像視頻解碼單元控制，在多個攝像頭之間進行切換并將圖像數(shù)據(jù)打包輸出的中央控制單元，用于完成圖像數(shù)據(jù)的緩沖與傳輸將并行的總線數(shù)據(jù)轉換成同步422總線數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸單元，以及用于對整個系統(tǒng)的軟件進行監(jiān)控的看門狗單元。該系統(tǒng)用于實現(xiàn)探空火箭上的圖像采集，具有低成本、低功耗，溫度適應性好且可靠性高的特點。
【專利說明】一種適用于探空火箭的箭載圖像采集與壓縮系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種箭載圖像采集與壓縮系統(tǒng)，特別涉及一種適用于探空火箭的箭載圖像采集與壓縮方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]探空火箭是一種在近地空間進行探測和科學試驗的火箭，其飛行高度介于探空氣球與人造衛(wèi)星之間，也是臨近空間(40?200公里)唯一的實地探測手段，是其它飛行器所不能及的。
[0003]探空火箭一般為無控制火箭，具有結構簡單、成本低、研制周期短、發(fā)射靈活方便等優(yōu)點。它不僅可以在高度方向探測大氣各層結構、成分和參數(shù)，實現(xiàn)中高層大氣立體剖面探測；更適用于臨時觀察短時間出現(xiàn)的如極光、日食、太陽爆發(fā)等特殊自然現(xiàn)象和持續(xù)觀察某些隨時間、地點變化的自然現(xiàn)象；而且可以提供一個微重力環(huán)境，用于某些特殊問題的試驗研究，如利用探空火箭提供的微重力環(huán)境研究生物制藥、生物機體的變化和適應性等。
[0004]有效載荷搭載在探空火箭或微重力火箭上進行空間環(huán)境原位探測或者微重力試驗往往需要對載荷或者試驗狀況進行觀察、記錄。箭載圖像采集與壓縮系統(tǒng)就是為實現(xiàn)飛行過程中的試驗拍攝而研制的，是探空火箭探測與試驗平臺的一個組成部分。通過圖像采集與壓縮系統(tǒng)，有效載荷的一些重要信息可以被拍攝和記錄下來，一些微重力試驗的場景也可以得到真實的保存，這些將為空間科學探測和研究提供寶貴的研究資料和依據(jù)。
[0005]搭載在航天飛行器上的空間圖像采集設備如照相機、攝像機往往采用價格昂貴的宇航級器件，特別是在特殊元件的采購上，還常常受到國外出口的限制。隨著微電子技術的飛速發(fā)展及空間任務對高性能需求的日益增強，工業(yè)級器件在空間的應用成為可能。此外，還有一些空間攝像機功耗達到IOW甚至以上，給整個箭載系統(tǒng)的供電、熱控都造成了一定的影響。本發(fā)明采用了多種工業(yè)級器件設計出了滿足航天飛行器特別是探空火箭應用的空間圖像采集與壓縮系統(tǒng)，具有成本低，功耗低，溫度適應性好，可靠性高的特點。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，為克服現(xiàn)有技術存在的諸多問題，本發(fā)明提供了一種適用于探空火箭的箭載圖像采集與壓縮方法及系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種適用于探空火箭的箭載圖像采集與壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包含:
[0007]箭載模擬攝像頭2，用于獲取圖像并產(chǎn)生模擬圖像信號；
[0008]圖像視頻解碼單元3，用于將所述箭載模擬攝像頭2獲取的模擬圖像信號進行數(shù)字化，輸出數(shù)據(jù)圖像給圖像壓縮單元；
[0009]圖像壓縮單元4，用于將數(shù)字化后的圖像數(shù)據(jù)進行小波變換和壓縮；
[0010]中央控制單元5，用于控制所述圖像壓縮單元和圖像視頻解碼單元在多個箭載模擬攝像頭2之間完成切換，用于完成圖像視頻解碼單元3、圖像壓縮單元4的初始化，并采用中斷方式讀取圖像壓縮單元4獲取的壓縮數(shù)據(jù)，將獲取的壓縮數(shù)據(jù)進行打包處理和輸出；[0011]電源管理模塊1，為整個系統(tǒng)中各模塊提供電源；和
[0012]數(shù)據(jù)傳輸單元6，用于接收中央控制單元輸出的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行緩沖與數(shù)據(jù)，將并行的總線數(shù)據(jù)轉換成同步422總線數(shù)據(jù)。
[0013]上述技術方案中，所述系統(tǒng)還包含看門狗單元7，用于對整個系統(tǒng)的軟件進行監(jiān)控，防止出現(xiàn)軟件跑飛。
[0014]上述技術方案中，所述箭載模擬攝像頭采用低功耗的模擬攝像頭。
[0015]上述技術方案中，所述的圖像處理板各單元模塊均采用工業(yè)級芯片設計實現(xiàn)。
[0016]上述技術方案中，所述的電源管理模塊進一步包含:電源轉換子模塊，用于完成5V電壓到1.2V、1.8V、2.5V和3.3V電壓之間的轉換，由Linear公司的若干電源芯片構成；和
[0017]電源輸送子模塊，用于將上述電源輸送至圖像視頻解碼單元、中央控制單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和看門狗單元。
[0018]上述技術方案中，所述的圖像壓縮單元采用小波壓縮處理芯片，該芯片與中央控制單元經(jīng)過數(shù)據(jù)總線和地址總線相連。
[0019]上述技術方案中，所述的中央控制單元采用基于ARM7TDM1-S內核的LPC2214。
[0020]上述技術方案中，所述中央控制單元5通過I2C總線對所述圖像視頻解碼單元3進行控制。
[0021]上述技術方案中，所述同步422數(shù)據(jù)總線由數(shù)據(jù)線、時鐘線和數(shù)據(jù)有效線組成，每根信號線均采用差分傳輸方式，且所述的數(shù)據(jù)有效線承載的數(shù)據(jù)信號隨著時鐘信號線承載的時鐘信號，同步的送往系統(tǒng)電路，時鐘信號的上升沿對應數(shù)據(jù)跳變沿，有效數(shù)據(jù)信號表明其在高電平時對應的數(shù)據(jù)信號為有效數(shù)據(jù)，有效數(shù)據(jù)信號低電平時對應的數(shù)據(jù)信號為無效號。
[0022]上述技術方案中，所述的切換攝像頭具體步驟為:所述圖像壓縮單元每場圖像處理完成后產(chǎn)生一個場處理中斷信號，每兩場圖像組成一幀圖像，所述中央控制單元計數(shù)到兩個場中斷信號后，通過I2C總線向所述圖像視頻解碼單元發(fā)出控制指令，該圖像視頻解碼單元進行通道切換，對下一個攝像頭的數(shù)據(jù)進行視頻解碼操作。
[0023]基于上述系統(tǒng)本發(fā)明還提供了一種適用于探空火箭的箭載圖像采集與壓縮方法，該方法基于權利要求1所述的系統(tǒng)，所述的方法包含:
[0024]中央控制單元5對圖像壓縮單元4進行實時控制，保證圖像壓縮單元4的恒定比特流輸出，同時還對輸入該中央控制單元的壓縮數(shù)據(jù)按照預定格式進行打包處理，將打包后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線傳輸給數(shù)據(jù)傳輸單元6，完成壓縮后圖像數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，數(shù)據(jù)傳輸單元6按照接口協(xié)議將從中央控制單元5獲得的壓縮圖像數(shù)據(jù)轉換成同步422總線數(shù)據(jù)進行傳輸，數(shù)據(jù)傳輸單元6還將喂狗信號發(fā)送給看門狗，其中，喂狗信號為每秒鐘翻轉一次的方波信號。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0026]本發(fā)明采用的芯片都是低功耗的元器件，圖像處理板運行的功耗小于3W，單個模擬攝像頭的功耗小于1W，與其他設計相比，系統(tǒng)功耗大大降低；
[0027]本發(fā)明采用了 ARM7作為中央控制單元，采用FPGA作為數(shù)據(jù)傳輸單元的核心元件，充分發(fā)揮了二者的優(yōu)勢，并使其有機結合，與其他單獨用FPGA而且在FPGA內嵌入控制內核的設計相比較，顯著降低了系統(tǒng)設計復雜度，利于其空間應用的實現(xiàn)；
[0028]本發(fā)明采用了工業(yè)級的元器件，在滿足探空火箭探測和工作環(huán)境的前提下，有效降低了成本，利于其廣泛應用；
[0029]本發(fā)明采用的工業(yè)級元器件工作溫度可以達到-25°C?+85°C，具有極佳的溫度適應性，與商用圖像采集設備相比，提高了系統(tǒng)在探空火箭上應用的可靠性；
[0030]本發(fā)明采用3個箭載攝像頭(數(shù)量可以是I?4個)，且在中央控制器的控制下所述多個攝像頭具有輪流切換的功能，擴大了系統(tǒng)的應用范圍，增強了其在探空火箭上的適用性；
[0031]本發(fā)明的系統(tǒng)中具有獨特的該處的獨特是指在其它圖像系統(tǒng)中沒有發(fā)現(xiàn)同步422總線，其它圖像系統(tǒng)多采用以太網(wǎng)接口，USB接口，I2C接口，或者異步232接口。同步422接口的優(yōu)點是在滿足數(shù)據(jù)傳輸速率的前提下，簡化了接口傳輸協(xié)議；
[0032]本發(fā)明的系統(tǒng)中由于FPGA和ARM的可編程特性，更加便于系統(tǒng)硬件日后的升級和擴展。
[0033]總之，本發(fā)明使用成本較低的工業(yè)級器件代替價格昂貴的航天級器件，降低系統(tǒng)復雜度，降低功耗，設計出滿足探空火箭飛行試驗要求的圖像采集與壓縮系統(tǒng)，該系統(tǒng)性能可靠，具有對多個攝像頭切換并進行壓縮的功能，可實現(xiàn)空間多幅圖像的連續(xù)獲取與傳輸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)組成示意圖；
[0035]圖2是中央控制單元對視頻壓縮單元的中斷處理流程圖；
[0036]圖3為422總線的示意圖。
【具體實施方式】
[0037]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0038]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0039]本發(fā)明提供的探空火箭圖像采集與壓縮系統(tǒng)包括:
[0040]電源管理模塊1，為整個系統(tǒng)中各模塊提供電源，通過DC-DC變換，輸出3.3V、
2.5V、1.8V、1.2V的電壓，給其他單元模塊供電；
[0041]箭載模擬攝像頭2，用于獲取圖像并產(chǎn)生模擬圖像信號；
[0042]圖像視頻解碼單元3，用于將模擬攝像頭的圖像數(shù)據(jù)數(shù)字化，輸出8比特圖像數(shù)據(jù)給圖像壓縮單元；
[0043]圖像壓縮單元4，用于將數(shù)字化后的圖像數(shù)據(jù)進行小波變換和壓縮；
[0044]中央控制單元5，用于對圖像壓縮單元、圖像視頻解碼單元進行控制，在多個攝像頭之間完成切換，采集圖像數(shù)據(jù)并進行打包傳輸；
[0045]數(shù)據(jù)傳輸單元6，用于完成圖像數(shù)據(jù)的緩沖與傳輸，將并行的總線數(shù)據(jù)轉換成同步422總線數(shù)據(jù)；
[0046]看門狗單元7，用于對整個系統(tǒng)的軟件進行監(jiān)控，一旦出現(xiàn)軟件跑飛，看門狗單元對整個系統(tǒng)進行復位。[0047]圖像視頻解碼單元、圖像壓縮單元、中央控制單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、看門狗單元組成了圖像處理板。
[0048]在上述的技術方案中，電源管理模塊I具有完成5V電壓到1.2V、1.8V、2.5V、3.3V的電壓變換的功能；
[0049]在上述的技術方案中，所述的圖像解碼單元采用一種視頻解碼芯片，它對輸入的4路模擬視頻信號進行轉換，輸入可以為4路CVBS或2路S視頻(Y/C)信號，輸出8位VPO總線，為標準的ITU656、YUV4:2:2格式。圖像解碼單元兼容PAL、NTSC多種制式，內部的寄存器可以用來對圖像的亮度、色度進行控制，寄存器的讀寫通過I2C總線進行。
[0050]在上述的技術方案中，圖像壓縮單元是一種低功耗的單片實時壓縮視頻編解碼芯片，可用于視頻數(shù)字信號處理，具有精確的壓縮率控制。
[0051]在上述的技術方案中，中央控制單元是一種外形小巧但是性能高的CPU，元器件的功耗和價格都較低。
[0052]在上述的技術方案中，數(shù)據(jù)傳輸單元是一種Xilinx公司的工業(yè)級FPGA，這種FPGA具有低功耗、低成本的特點，具有快速靈活的電接口。如圖1所示，該圖為本發(fā)明提供的一種適用于探空火箭、微重力火箭的圖像采集與壓縮系統(tǒng)的組成框圖，所述系統(tǒng)由電源管理模塊1、箭載模擬攝像頭2、圖像視頻解碼單元3、圖像壓縮單元4、中央控制單元5、數(shù)據(jù)傳輸單元6和看門狗單元7組成；其中，本發(fā)明的實施例采用ARM7作為中央控制單元，用于完成圖像視頻解碼單元3、圖像壓縮單元4的初始化，并采用中斷方式讀取圖像壓縮單元4獲取的壓縮數(shù)據(jù)，由中央控制單元5配置圖像壓縮單元中4的亮度、色度、壓縮系數(shù)等寄存器，產(chǎn)生片選信號以及讀、寫使能信號。在圖像壓縮過程中，中央控制單元5對圖像壓縮單元4進行實時控制，保證圖像壓縮單元4的恒定比特流輸出，同時還對輸入該中央控制單元的壓縮數(shù)據(jù)按照預定格式進行打包處理，將打包后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線傳輸給數(shù)據(jù)傳輸單元6，完成壓縮后圖像數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，數(shù)據(jù)傳輸單元6按照接口協(xié)議將從中央控制單元5獲得的壓縮圖像數(shù)據(jù)轉換成同步422總線數(shù)據(jù)進行傳輸，數(shù)據(jù)傳輸單元6還將喂狗信號通過控制信號線傳輸給看門狗，其中，喂狗信號為每秒鐘翻轉一次的方波信號。
[0053]所述同步422數(shù)據(jù)總線由數(shù)據(jù)線、時鐘線和數(shù)據(jù)有效線組成，每根信號線均采用差分傳輸方式，且所述的數(shù)據(jù)有效線承載的數(shù)據(jù)信號隨著時鐘信號線承載的時鐘信號，同步的送往系統(tǒng)電路，時鐘信號的上升沿對應數(shù)據(jù)跳變沿，有效數(shù)據(jù)信號表明其在高電平時對應的數(shù)據(jù)信號為有效數(shù)據(jù)，有效數(shù)據(jù)信號低電平時對應的數(shù)據(jù)信號為無效號。如圖3所不。電源管理模塊I米用Linear公司的LT196系列，該電源管理模塊I把供電電壓5V,轉換為1.2V, 2.5V和3.3V的電壓供給數(shù)據(jù)傳輸單元中的核心元件FPGA。電源管理模塊I的輸出端2.5V和3.3V分別接FPGA的Vint (內核電壓)，Vcco (Bank電壓)，GND端為整個設備的接地端。
[0054]圖像視頻解碼單元3使用經(jīng)供電模塊轉換的3.3V供電電源，該單元模塊采用Philips公司的工業(yè)級芯片SAF7113，它把輸入的模擬視頻信號解碼成標準的“VP0”數(shù)字信號。攝像頭的模擬圖像信號通過濾波電路與SAF7113的模擬視頻輸入引腳相連，SAF7113的寄存器由中央控制單元5通過I2C總線進行配置，SAF7113的RTSO引腳沒有通過3.3K歐電阻下拉到地，此時I2C總線協(xié)議下的讀、寫地址分別是4BH和4AH。SAF7113有256個內部寄存器，其中OOH是芯片版本信息寄存器:01H?05H是前端配置狀態(tài)寄存器，用于設置芯片前端模擬信號處理通道的工作狀態(tài)，具體根據(jù)輸入模擬視頻信號的類別和格式進行設置；06H~13H、15H~17H是解碼部分的工作方式配置寄存器，其中12H寄存器用來設置RTSO, RTSl的功能；ira是只讀解碼狀態(tài)寄存器，報告解碼過程中的各種信號狀態(tài):40H~60H、60H~62H是行/場圖像控制、狀態(tài)寄存器，用于設置VPO的數(shù)據(jù)格式等；14H、18H~1H1、20H~3!?及63H~Fi7H保留使用。
[0055]圖像壓縮單元4采用Analog Device公司的基于小波變換的圖像壓縮芯片ADV612和一片DRAM，ADV612采用了基于雙正交基小波變換和幀內子帶編碼的壓縮算法，并具有幀間壓縮功能，理論上壓縮比最高可達7500:1。ADV612工作時需要外接一個256KByte和60ns速度的DRAM，ADV612內部嵌入一個DRAM管理器，用于對ADV612進行流水線級緩沖，可以支持ADV612完成當前一場圖像統(tǒng)計值計算。
[0056]中央控制單元5采用？11丨1丨？8公司的采用基于4咖7了010-3內核的LPC2214芯片，內置256KB的高速Flash存儲器和16KB的SRAM，最高時鐘頻率可以達到60MHz，自帶外部總線控制器和I2C接口控制器。LPC2214分別通過32位數(shù)據(jù)總線和I2C總線對ADV612和SAF7113進行控制，由于數(shù)據(jù)量比較大還為LPC2214配了 2塊大小為4Mbits的片外SRAM。
[0057]數(shù)據(jù)傳輸單元6采用Xilinx公司的XC3S200，其工業(yè)級產(chǎn)品在溫度特性、速度特性上均達到或超過探空火箭應用的需求。為了給XC3S200進行程序啟動配置，還選擇了程序存儲芯片XCF02S。
[0058]如圖1所示，模擬圖像數(shù)據(jù)連接在SAF7113的模擬視頻輸入接口上，SAF7113對輸入的模擬視頻信號解碼成標準的“VP0”數(shù)字信號傳輸給圖像壓縮芯片。模擬視頻信號到達視頻采集模塊后，要經(jīng)過抗混疊濾波、9-bitA/D變換、自動增益控制、亮度/對比度/飽和度調整，最終編碼成為標準ITU-R BT 656YUV 4:2:2的格式，通過8位數(shù)據(jù)總線傳輸給圖像壓縮單元。SAF7113可以輸入4路模擬視頻信號，實現(xiàn)4路視頻信號的切換。在工作時，SAF7113需要外接24.576MHz的晶體，內部具有鎖相環(huán)(LLC)，輸出27MHz的系統(tǒng)時鐘給ADV612。ARM通過I2C總線對SAF7113的`寄存器進行訪問和控制，主要完成亮度、色度、同步控制、輸出控制等寄存器的配置。
[0059]中央控制單元5通過數(shù)據(jù)總線、地址總線與ADV612的相應引腳相連，并將ADV612的中斷信號線連接到ARM的中斷源引腳上，ARM將中斷引腳上的中斷信號配置成不同的優(yōu)先級進行處理。中央控制單元還通過I2C總線與圖像視頻解碼單元相連，通過I2C總線對其寄存器進行配置。圖像處理板加電后，中央控制單元首先對圖像解碼單元SAF7113和圖像壓縮單元ADV612進行初始化配置。
[0060]SAF7113的數(shù)據(jù)總線連接到ADV612的相應引腳上，ADV612對SAF7113輸出的VPO數(shù)據(jù)進行小波壓縮與變換，將壓縮后的數(shù)據(jù)存儲在芯片內部的數(shù)據(jù)緩沖FIFO中，當FIFO中的數(shù)據(jù)達到預先配置的數(shù)值，立即觸發(fā)相應的中斷信號，ARM響應該中斷，讀取FIFO中的數(shù)據(jù)并清除中斷，在讀取數(shù)據(jù)的過程中，ARM還對ADV612的場中斷信號LCODE進行判斷，一旦收到該中斷信號立即進行快速中斷處理。LCODE中斷表明一場的結束，ARM將從ADV612中獲得的數(shù)據(jù)進行打包處理和發(fā)送。每兩次LCODE中斷信號表明一幀圖像的采集完成，每隔兩幀圖像，中央控制單元就通過I2C總線控制圖像解碼單元按照預定順序切換攝像頭。ARM對ADV612的中斷處理過程如圖2所示。
[0061]圖像數(shù)據(jù)的壓縮由壓縮單元的ADV612芯片完成。ADV612主要由小波濾波器組合游程/Huffman編碼兩部分組成，小波處理后信號會分解到42個不同的子帶，每個子帶對應一個RBW寄存器，每個寄存器實時自適應的輸入適當?shù)牧炕禂?shù)，然后ADV612會根據(jù)這些量化系數(shù)再量化、編碼，得到期望的恒定碼流。ADV612芯片采用的量化方案是標量量化，42個子帶根據(jù)它們對原始圖像重要性的不同而使用不同的量化系數(shù)。根據(jù)圖像每場之間的相關性，系統(tǒng)中采用本場的大小變量來計算下一場的量化系數(shù)。實現(xiàn)時采用比例微分積分即PID調節(jié)器的原理來實現(xiàn)。
[0062]中央控制單元主要完成以下幾個功能:(I)系統(tǒng)初始化，包括操作系統(tǒng)的初始化以及SAF7113H和ADV612的初始化；(2)獲得壓縮后的圖像數(shù)據(jù)后，按照預定的數(shù)據(jù)格式進行打包，針對不同的攝像頭、不同的圖序號、包序號打包。根據(jù)CCSDS的標準，每428個圖像數(shù)據(jù)打成一個包，通過數(shù)據(jù)總線和地址總線傳輸給FPGA。打包的數(shù)據(jù)格式如表1所示；(3)基于比例-積分-微分(PID)算法對ADV612的量化器進行控制，使其輸出的碼速率保持恒定；(4)控制圖像采集模塊進行攝像機的切換；(5)每秒鐘向系統(tǒng)接口模塊發(fā)送一次喂狗信號。
[0063]表1箭載圖像采集設備數(shù)據(jù)包格式
【權利要求】
1.一種適用于探空火箭的箭載圖像采集與壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包含: 箭載模擬攝像頭(2)，用于獲取圖像并產(chǎn)生模擬圖像信號； 圖像視頻解碼單元(3)，用于將所述箭載模擬攝像頭(2)獲取的模擬圖像信號數(shù)字化，輸出數(shù)據(jù)圖像給圖像壓縮單元； 圖像壓縮單元(4 )，用于將數(shù)字化后的圖像數(shù)據(jù)進行小波變換和壓縮； 中央控制單元(5)，用于控制所述圖像壓縮單元和圖像視頻解碼單元在多個箭載模擬攝像頭(2)之間完成切換，用于完成圖像視頻解碼單元(3)、圖像壓縮單元(4)的初始化，并采用中斷方式讀取圖像壓縮單元(4)獲取的壓縮數(shù)據(jù)，將獲取的壓縮數(shù)據(jù)進行打包處理和輸出； 電源管理模塊(I )，為整個系統(tǒng)中各模塊提供電源；和 數(shù)據(jù)傳輸單元(6)，用于接收中央控制單元輸出的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行緩沖與傳輸，將并行的總線數(shù)據(jù)轉換成同步422總線數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的適用于探空火箭的箭載圖像采集與壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包含看門狗單元(7)，用于對整個系統(tǒng)的軟件進行監(jiān)控，防止出現(xiàn)軟件跑飛。
3.根據(jù)權利要求1所述的適用于探空火箭的箭載圖像采集與壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述箭載模擬攝像頭采用低功耗的模擬攝像頭。
4.根據(jù)權利要求1所述的適用于探空火箭的箭載圖像采集與壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述的各圖像處理板各單元模塊均采用工業(yè)級芯片設計實現(xiàn)。
5.根據(jù)權利要求1所述的`適用于探空火箭的箭載圖像采集與壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述的電源管理模塊進一步包含: 電源轉換子模塊，用于完成5V電壓到1.2V、1.8V、2.5V和3.3V電壓之間的轉換，由Linear公司的若干電源芯片構成；和 電源輸送子模塊，用于將上述電源輸送至圖像視頻解碼單元、中央控制單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和看門狗單元。
6.根據(jù)權利要求1所述的適用于探空火箭的箭載圖像采集與壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述的圖像壓縮單元采用小波壓縮處理芯片，該芯片與中央控制單元經(jīng)過數(shù)據(jù)總線和地址總線相連。
7.根據(jù)權利要求1所述的適用于探空火箭的箭載圖像采集與壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述同步422數(shù)據(jù)總線由數(shù)據(jù)線、時鐘線和數(shù)據(jù)有效線組成，每根信號線均采用差分傳輸方式，且所述的數(shù)據(jù)有效線承載的數(shù)據(jù)信號隨著時鐘信號線承載的時鐘信號，同步的送往系統(tǒng)電路，時鐘信號的上升沿對應數(shù)據(jù)跳變沿，有效數(shù)據(jù)信號表明其在高電平時對應的數(shù)據(jù)信號為有效數(shù)據(jù)，有效數(shù)據(jù)信號低電平時對應的數(shù)據(jù)信號為無效信號。
8.一種適用于探空火箭的箭載圖像采集與壓縮方法，該方法基于權利要求1所述的系統(tǒng)，所述的方法包含: 中央控制單元(5)對圖像壓縮單元(4)進行實時控制，保證圖像壓縮單元(4)的恒定比特流輸出，同時還對輸入該中央控制單元的壓縮數(shù)據(jù)按照預定格式進行打包處理，將打包后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線傳輸給數(shù)據(jù)傳輸單元(6)，完成壓縮后圖像數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，數(shù)據(jù)傳輸單元(6)按照接口協(xié)議將從中央控制單元(5)獲得的并行的總線數(shù)據(jù)轉換成同步422總線數(shù)據(jù)進行傳輸，數(shù)據(jù)傳輸單元(6)還將喂狗信號發(fā)送給看門狗，其中，喂狗信號為每秒鐘翻轉一次的方波信號。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種適用于探空火箭的箭載圖像采集與壓縮方法，其特征在于，所述的切換攝像頭具體步驟為:所述圖像壓縮單元每場圖像處理完成后產(chǎn)生一個場中斷信號，每兩場圖像組成一幀圖像，所述中央控制單元計數(shù)到兩個場中斷信號后，通過I2C總線向所述圖像視頻解碼單元發(fā)出控制指令，該圖像視頻解碼單元進行通道切換，對下一個攝像頭的數(shù)據(jù)進行視頻解碼 操作。
【文檔編號】H04N7/18GK103517081SQ201210215326
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月26日 優(yōu)先權日:2012年6月26日
【發(fā)明者】陳萍, 王林林, 姜秀杰, 陳志敏, 劉建斌, 李婷婷, 滿峰, 劉成 申請人:中國科學院空間科學與應用研究中心