大视场TDICCD空间相机全通道高可靠快视系统

提出了一种适于大视场时间延迟积分电荷耦合器件 (TDICCD)空间相机的全通道高可靠快视系统。首先,建立TDICCD图像滚屏显示模型,能够有 效模拟TDICCD相机线阵输出的推扫过程,进而提出基于硬件的行频 自适应实时滚屏显示方法;然 后,针对高速图像数据缓存不可靠问题,提出易于硬件实现的(16,6)纠错编码算法; 最后,在某空间相机原理样机上进行了测试。结果表明,本系统的行频自适应范围为 0.52～7.68kHz,可对数据率 高达13.02Gbit/s的80通道12bit量化图像进 行实时滚屏拼接显示与缩略显示,图像细节表现能力强;加入(16,6)纠错编码算 法的SRAM缓存在1024Byte内可纠正82bit错误,提高了图像缓存的可靠性。系统工作稳定,可移植性强,已成 功应用于大视 场TDICCD空间相机的研制与检测中。     

SDRAM在大视场TDICCD空间相机中的应用

该文针对大视场空间相机中需要缓存的图像数据量大的问题,对高速大容量存储器SDRAM控制技术进行了研究。首先,说明了大视场空间相机中图像数据缓存的需要,根据CCD图像数据和图像缓存工作特点,提出了基于行使能和刷新操作驱动和基于仲裁策略的SDRAM控制器。然后,为了提高图像数据缓存可靠性,针对缓存小数据量场合,提出了(6,8)纠错算法,针对缓存大数据场合提出了RS(143,127)和RS(142,126)码纠错算法。最后,在XX-X空间多光谱相机样机的成像系统上进行了试验验证。实验结果表明:两种控制器工作频率能够达到131 MHz,正常工作时,行使能驱动控制器存取速度达到127.08 MBps,仲裁策略控制器存取速度达到139.788 MBps,两种纠错算法在507 B/row内可以纠正32 b错误。基本满足空间相机中的稳定可靠、高效率的缓存图像数据要求。     

基于QC-LDPC码的空间CCD图像NAND闪存存储纠错

为了提高空间CCD相机图像NAND闪存存储可靠性,提出一种基于QC-LDPC码的NAND闪存纠错算法。首先,分析了NAND闪存纠错信道模型;然后,根据闪存特点提出了一种基于QC-LPDC(1056,1024)码的NAND闪存纠错算法,为了加快编码效率提出了校验矩阵构造和高效编码方法,设计的校验阵均是0和1,只有移位和加法运算,非常适合硬件实现;最后,使用地面检测设备对闪存纠错算法进行了试验验证。结果表明,闪存纠错算法能快速稳定、可靠地工作,计算复杂度比较低,算法复杂度仅具为O(N);算法纠错能力高,误码比(BER)为10-6时,本文算法比RS码多0.47dB编码增益;使用65nm CMOS单元库,系统工作频率为250MHz时解码器数据吞吐率达到7.2Gbps;低误码平层,在误比特率为10-8时未出现误码平层。本文的NAND闪存纠错算法满足了空间相机图像存储系统的应用。     

基于CRC校验的高速长线LVDS传输设计

针对数据在高速远距离传输中存在可靠性低的问题,提出了一种带CRC校验的高速长线LVDS数据传输系统设计。该设计以LVDS作为高速数据传输接口,在硬件电路设计上加入均衡电路,补偿数据远距离传输损耗,并在逻辑设计上加入CRC检错码,将反馈纠错机制(ARQ)运用在传输系统中,提高数据传输的可靠性,同时改进传统反馈纠错机制工作方式,降低数据带宽损耗,保证数据高速传输。经试验验证,该系统工作稳定,串行数据以400Mb/s的速率,在由4段10m屏蔽双绞线组成的40m传输线上可实现零误码率传输。     

适于空间图像闪存阵列的非与闪存控制器

提出一种适于空间应用的非与(NAND,not and)闪存控制器。首先,分析了空间相机存储图像的要求,说明了闪存控制器结构的特点。接着,分析了闪存数据存储差错的机理,针对闪存结构组织特点提出了一种基于BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem,2108,2048,5)码的闪存纠错算法。然后,对传统BCH编码器进行了改进,提出了一种8bit并行蝶形阵列处理机制。最后,使用地面检测设备对闪存控制器进行了试验验证。结果表明,闪存控制器能快速稳定、可靠地工作,在闪存单页2Kbt/page下可以纠正40bit错误,在相机正常工作行频为2.5kHz下拍摄图像时4级流水线闪存连续写入速度达到133Mbit/s,可以满足空间相机图像存储系统的应用。     

长电缆数字化传输系统的可靠性设计

纠错编码被广泛应用在各种数字通讯、数字广播和数据存储系统中。随着单片机、DSP和FPGA等器件的快速发展,越来越容易在各种通用硬件平台上实现纠错编码。在长电缆的地震数据数字化传输中,采用单片机和FPGA实现Reed Solomon编码和交织编码,保证恶劣传输条件下可靠的高速数据传输,就此传输系统的功能结构以及编解码方案做简要介绍。     

高速数据通信及其差错控制研究

提出一种基于嵌入式时钟的高速数据通信方案及其差错控制编译码算法,并分析了性能。采用信道编码调制技术将时钟信息嵌入到高速串行数据流中,实现自同步传输,突破了外同步方式下传输距离和传输速率的上限,使远程传输带宽达3Gbps以上。针对高速调制信道的特点,在经典汉明码基础上引入交织技术,把可能存在的连续误码转为单个随机错误,简化了差错控制算法的复杂度,提高了编码效率和纠错性能。其编译码电路延时小、易实现、码率易控,方便高速数据通信系统应用,且能显著改善低信噪比条件下传输的可靠性。     

多相机系统中高速串行图像数据复接方法

由于单台推扫式相机(或成像光谱仪)视场较窄,通常采用多个相机模块进行视场拼接.针对相机的图像数据具有分辨率高、数据量大特点,提出了一种基于CCSDS的高速复接的传输方法.高速复接电路采用FPGA产生各种控制信号,选用TI的SN65LVl023和SN65LVl224串化解串芯片,把模拟的相机数据转化为一对LVDS差分信号...     

卫星光网络的虚拟信道和主信道双重优化数据封装方法

针对卫星 光网络中不同类型、不同速率业务统一封装实现难度大和传输效率低的问题,提出利用虚拟 信道(VC) 与主信道(MC)联合优化的数据封装方法,分别给出VC封装与MC处理方法,并针 对其原理进 行分析。在VC中,提出了基于优先级的虚拟信道调度算法,对帧调度的时间冲突进 行优化,提 高虚拟信道处理的帧复用效率。在MC处理中,对传输帧支持的业务类型进行了扩展, 分析了前向 纠错编码对帧传输的性能影响。研究结果表明,采用优先级算法后帧传输效率提升 24.61%;外码为RS 码、内码为卷积码的级联码是MC处理中可选择的最佳编码方式。     

高性能差错控制编码的硬件设计与实现

为提高航天测控通信系统中数据传输的可靠性、确保终端接收数据的正确性,需对被传输的测控数据进行高速差错编码。基于循环冗余校验编码,在硬件电路中设计并实现了一种简单高效的差错编码方式。首先将被传输的数据按照一定字节进行分帧,每帧数据加入特定的帧头,每帧数据按字节进行八比特差错编码,差错编码按照查表方式进行。对每帧数据的差错编码值再进行一比特纠错编码。实验仿真结果表明所设计的差错编码具有性能高、硬件资源消耗低和编码速度快等特点,适合于高速大容量数据可靠性传输。     

一种适于空间CCD图像压缩的SPIHT改进算法

针对传统遥感图像压缩多级树集合分裂排序(SP IHT)算法由于采用取决于图像内容的动态处理顺序而导致处理速 度缓慢这一问题,提出一种适于空间时间延时积分(TDI)CCD相机图像压缩的SPIHT改进算法 。首先,将小波变换后的图像分解成4×4块,同时对一个4×4块的 一个比特平面所有比特进行编码。为了实现并行处理机制,SPIHT改进算法重组传统SPIHT算 法的3个通道,然后采用并行和流水线作业的方式编码3个重组通道。实验结果表明,本文提 出的压缩算法可以稳定正常的 工作,具有良好压缩性能,平均信噪比(PSNR)性能与传统 方法相当,而数据吞吐率远高于传统方法。在正常100MHz时,数据 吞吐 率达到120Mpixle,大大提高压缩算法的处理速度。SPIHT改进算法 非常适合空间CCD相机图像压缩应用。     

基于FPGA的大面阵CMOS相机高速率电子学系统设计

目前深空遥感探测多采用CCD作为高分辨率相机的传感器,相较于CCD,面阵CMOS驱动更简单、功耗更低、抗辐射能力更强,是深空遥感探测目前的发展趋势。为此,本文基于CMOSIS公司生产的型号为CMV20000,图像分辨率为5 120×3 840的CMOS探测器,设计完成了一个大面阵CMOS高分辨率相机,图像分辨率为5 120×3 840。详细阐述了以FPGA为核心的电子学系统的整体结构,结合CMV20000的工作模式和时序电路,实现了高分辨图像的高速传输以及数据校正。试验结果表明,设计的相机系统方案合理,解决了CMV20000数据无法对齐的数据校正问题,系统运行稳定可靠,安装光学系统后能够获取高质量图像。     

空间相机图像压缩模拟源的设计与实现

为了解决在CCD与地面实时压缩系统对接时造成的时间和物力的浪费,提高地面实时压缩系统测试效率,文章设计了一种图像压缩模拟源系统,可以模拟CCD相机输出,来代替CCD相机与地面实时压缩系统进行对接。该系统采用FPGA实现模拟源的时序与逻辑控制,利用内部逻辑生成自校图像,或通过USB2.0总线接口与PC机进行数据通信,将模拟源图像通过缓存SDRAM下载到FLASH中。采用同步串行LVDS接口,高速Gbps接口和Camera Link接口,实现数据与压缩存储单元的高速传输。实验表明,该图像压缩模拟源从USB接口下载速度达40Mbyte/s,在与以上3种接口传输数据时,无误码和数据丢失,该系统稳定可靠。     

基于Nand Flash的星载综合数据固态记录系统

在星载平台资源受限条件下,采用以FPGA+CPU为控制核心、Nand Flash为固态存储阵列的系统架构,实现了高速、大容量、高可靠的数据记录.针对传统双Plane操作与并行扩展对存储速度提升有限、芯片使用较多的问题,采用4级流水线方式控制Flash阵列.为解决标准传输协议传输效率低的问题,设计了一种自定义高速串行传输协议.为减缓空间辐射环境对存储数据的影响,采用了三模冗余、配置回读与部分重构等容错机制.对所提出系统进行的实验验证结果表明,该星载记录系统存储容量达36 Tbit,记录与回放速度分别达到16 Gbit/s与8 Gbit/s,传输误码率为10-12,传输包效率为96.7％,可作为通用存储系统以满足航天应用需求.     

高性能三分幅相机的研制及应用

高性能的分幅相机是强流脉冲电子束束参数测量及加速器调试中必不可少的一部分,为了满足这种要求,研制了一种新的高性能超高速的三分幅相机。该分幅相机采用一种成像质量较好的会聚光成像的全口径分光原理,由高速快门、科学电子耦合组件(CCD)相机及高速的控制器等组成,具有快门时间和幅间时间独立控制的能力,灵活的控制方式很好地满足了各种测试要求,并且在有效像面面积达到?25 mm的情况下可以获得约3 ns的最高快门速度和高于30 lp/mm的像面空间分辨力。     

基于TDICCD空间相机图像模拟源系统设计

空间相机地面检测系统在投入使用之前,必须进行严格的自检功能测试。为了解决测试时与庞大的CCD相机系统对接造成的时间和物力资源浪费问题,本文结合TDICCD空间相机工作原理,设计了一种空间相机图像模拟源系统。本系统通过USB总线进行图像数据的下传,然后经SRAM缓存,并以流水线作业方式下载到FLASH中实现8通道图像数据的固存。并且可实现对相机行频大小、图像大小进行调整的功能,进而模拟不同型号空间相机。实验结果表明,该图像模拟源USB接口的下载速度可达到40 MB/s,空间相机地面检测系统显示的图像与上位机发送的图像一致,无数据丢失和误码的情况。该相机图像模拟源设计灵活,性能稳定可靠,适用范围广。     

TOF相机实时高精度深度误差补偿方法

TOF（Time-Of-Flight）相机获取的深度值存在着边角畸变和精度偏移，目前主要是通过误差查找表或曲线拟合等技术进行误差补偿，计算量大且补偿速度慢。通过对TOF相机在不同距离的深度误差分布规律的分析，提出了一种实时、高精度的误差补偿方法。该方法利用TOF深度图像的旋转对称性以及误差分布的特性，简化了误差补偿模型、降低参数数量级，有效提升了补偿的精度和速度。将算法应用于基于TOF原理的Kinect v2深度传感器进行深度补偿，使得有效距离内平面度误差下降到0.63 mm内，平均误差下降到0.704 0 mm内，单帧数据补偿时间在90 ms内。由于该算法仅基于光径差进行补偿，因此适用于所有TOF原理的相机。实验结果表明，该算法能够快速有效减少TOF相机的深度误差，适用于实时、高精度的大视场三维重建。