CN103226041A

CN103226041A - 一种基于dsp和fpga的光电综合智能感知系统

Info

Publication number: CN103226041A
Application number: CN201310100842XA
Authority: CN
Inventors: 杨卫; 张文栋; 熊继军; 陈佩珩; 王泽兵; 白晓方; 黄伟; 刘云武; 武晋波
Original assignee: North University of China
Current assignee: North University of China
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2013-07-31

Abstract

本发明涉及光电综合技术，具体是一种基于DSP和FPGA的光电综合智能感知系统。本发明解决了现有光电综合系统易导致操作人员的生命安全受到威胁的问题。一种基于DSP和FPGA的光电综合智能感知系统包括感知单元和信息处理单元；所述感知单元包括图像采集模块、激光指示模块、光电测角模块、以及光电测距模块；所述信息处理单元包括数据存储模块、目标检测模块、目标跟踪识别模块、以及数据传输模块；其中，图像采集模块的输出端与数据存储模块的输入端连接；激光指示模块的输出端、数据存储模块的输出端均与目标检测模块的输入端连接。本发明适用于目标预警、探测识别、光电对抗等领域。

Description

一种基于DSP和FPGA的光电综合智能感知系统

技术领域

本发明涉及光电综合技术，具体是一种基于DSP和FPGA的光电综合智能感知系统。

背景技术

光电综合技术因其具有分辨率高、图像信息丰富、信息容量大等优点，而被广泛应用于目标预警、探测识别、光电对抗等领域。当前，随着光电综合技术的发展，基于光电综合技术的各种光电综合系统迅速发展。光电综合系统通常集各种光电装置、GPS接收机、数字罗盘、测角仪、通信链路等多种装置于一身，因而其具有诸多技术优势。但在现有技术条件下，光电综合系统均是基于人工操作的。由于光电综合系统通常应用于高危地区、高海拔地区、战场等特殊环境，人工操作光电综合系统势必导致操作人员的生命安全受到很大威胁。基于此，有必要发明一种全新的光电综合系统，以解决现有光电综合系统易导致操作人员的生命安全受到威胁的问题。

发明内容

本发明为了解决现有光电综合系统易导致操作人员的生命安全受到威胁的问题，提供了一种基于DSP和FPGA的光电综合智能感知系统。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种基于DSP和FPGA的光电综合智能感知系统，包括感知单元和信息处理单元；所述感知单元包括图像采集模块、激光指示模块、光电测角模块、以及光电测距模块；所述信息处理单元包括数据存储模块、目标检测模块、目标跟踪识别模块、以及数据传输模块；其中，图像采集模块的输出端与数据存储模块的输入端连接；激光指示模块的输出端、数据存储模块的输出端均与目标检测模块的输入端连接；目标检测模块的输出端与目标跟踪识别模块的输入端连接；光电测角模块的输出端、光电测距模块的输出端、目标跟踪识别模块的输出端均与数据传输模块的输入端连接。

工作过程如下：图像采集模块实时采集目标的图像，并将采集到的目标图像发送至数据存储模块。激光指示模块指示目标的出现区域，并将指示出的目标出现区域发送至目标检测模块。光电测角模块测定目标的磁方位角、坐标方位角、高低角，并将测定出的目标磁方位角、坐标方位角、高低角发送至数据传输模块。光电测距模块测定目标的距离参数，并将测定出的目标距离参数发送至数据传输模块。数据存储模块缓存接收到的目标图像，并将缓存后的目标图像发送至目标检测模块。目标检测模块根据接收到的目标图像和目标出现区域检测目标是否出现，并将检测结果发送至目标跟踪识别模块。目标跟踪识别模块根据接收到的检测结果跟踪目标，并判断目标是否为指定目标，然后将判断结果发送至数据传输模块。数据传输模块将接收到的判断结果、目标磁方位角、坐标方位角、高低角、目标距离参数传输至上级决策部门，以此为上级判断、决策提供基本依据。基于上述过程，与现有光电综合系统相比，本发明所述的基于DSP和FPGA的光电综合智能感知系统实现了在无操作人员参与的情况下进行目标的感知，因而其在应用于高危地区、高海拔地区、战场等特殊环境时，能够有效避免操作人员的伤亡，由此有效解决了现有光电综合系统易导致操作人员的生命安全受到威胁的问题。

本发明集成了光电综合技术和自动控制技术，有效解决了现有光电综合系统易导致操作人员的生命安全受到威胁的问题，适用于目标预警、探测识别、光电对抗等领域。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的目标跟踪识别模块的结构示意图。

图3是本发明的图像采集模块和光电测距模块的结构示意图。

具体实施方式

一种基于DSP和FPGA的光电综合智能感知系统，包括感知单元和信息处理单元；所述感知单元包括图像采集模块、激光指示模块、光电测角模块、以及光电测距模块；所述信息处理单元包括数据存储模块、目标检测模块、目标跟踪识别模块、以及数据传输模块；其中，图像采集模块的输出端与数据存储模块的输入端连接；激光指示模块的输出端、数据存储模块的输出端均与目标检测模块的输入端连接；目标检测模块的输出端与目标跟踪识别模块的输入端连接；光电测角模块的输出端、光电测距模块的输出端、目标跟踪识别模块的输出端均与数据传输模块的输入端连接。

如图2所示，所述目标跟踪识别模块包括FPGA、DSP、若干个CCD、若干个视频解码器、SPI端口、SDRAM、FLASH、UART、以及VGA；其中，CCD的数目与视频解码器的数目一致；各个CCD与各个视频解码器一一对应连接，且各个CCD均与目标检测模块的输出端连接；各个视频解码器均与FPGA和DSP连接；SPI端口分别与DSP和数据传输模块的输入端连接；SDRAM、FLASH、UART、VGA均与DSP连接。工作时，目标检测模块将检测结果发送至各个CCD。各个CCD将接收到的检测结果发送至各个视频解码器。各个视频解码器解码接收到的检测结果，并将解码后的检测结果发送至DSP。DSP根据接收到的检测结果跟踪目标，并判断目标是否为指定目标，然后将判断结果发送至FPGA。FPGA预处理接收到的判断结果，并通过SPI端口将预处理后的判断结果发送至数据传输模块。

如图3所示，所述图像采集模块包括红外光学系统、水平扫描器、垂直扫描器、探测器、第一放大器、以及第一显示器；所述光电测距模块包括激光触发电路、发射部分、接收部分、计时器、以及第二显示器；所述发射部分包括激光器、发射镜、以及第一反射镜；所述接收部分包括第二反射镜、接收镜、光电转换器、以及第二放大器；其中，由红外光学系统、水平扫描器、垂直扫描器依次串接而成的光路设于探测器的入射端；探测器的输出端与第一放大器的输入端连接；第一放大器的输出端与第一显示器的输入端连接；第一显示器的输出端分别与激光触发电路的输入端和数据存储模块的输入端连接；激光触发电路的输出端与激光器的输入端连接；由发射镜、第一反射镜、第二反射镜、接收镜依次串接而成的光路设于激光器的出射端与光电转换器的入射端之间；光电转换器的输出端与第二放大器的输入端连接；第二放大器的输出端与计时器的输入端连接；计时器的输出端与第二显示器的输入端连接；第二显示器的输出端与数据传输模块的输入端连接。工作时，红外光学系统采集目标的红外辐射图像，并将采集到的目标红外辐射图像发送至水平扫描器。水平扫描器和垂直扫描器共同将接收到的目标红外辐射图像转换为光栅信号，并将转换后的光栅信号发送至探测器。探测器将接收到的光栅信号转换为电信号序列，并将转换后的电信号序列发送至第一放大器。第一放大器将接收到的电信号序列进行放大，并将放大后的电信号序列发送至第一显示器。第一显示器将接收到的电信号序列进行显示，同时一方面将接收到的电信号序列发送至数据存储模块，另一方面将接收到的电信号序列发送至激光触发电路。激光触发电路根据接收到的电信号序列触发激光器，使得激光器产生激光脉冲。激光器产生的激光脉冲一方面通过发射镜射向目标，另一方面依次通过发射镜、第一反射镜、第二反射镜、接收镜射向光电转换器。光电转换器将接收到的激光脉冲转换为电信号，并将电信号发送至第二放大器。第二放大器对接收到的电信号进行放大，并将放大后的电信号发送至计时器。计时器根据接收到的电信号自行启动，并开始计时。射向目标的激光脉冲到达目标后被反射，并通过接收镜射向光电转换器。光电转换器将接收到的激光脉冲转换为电信号，并将电信号发送至第二放大器。第二放大器对接收到的电信号进行放大，并将放大后的电信号发送至计时器。计时器根据接收到的电信号自行关闭，并停止计时。计时器根据计时时长计算目标的距离参数，并将计算出的目标距离参数发送至第二显示器。第二显示器将接收到的目标距离参数进行显示，同时将接收到的目标距离参数发送至数据传输模块。

具体实施时，图像采集模块采用IR380型红外热像仪。光电测距模块采用DRJ20300型激光测距仪。FPGA采用ALTERA-cyclone II型FPGA。DSP采用TI-TMS320DM642型DSP。各个视频编码器均采用SAA7121型视频编码器。目标跟踪识别模块配设有电源管理模块。图像采集模块和光电测距模块配设有总电源。

Claims

1.一种基于DSP和FPGA的光电综合智能感知系统，其特征在于：包括感知单元和信息处理单元；所述感知单元包括图像采集模块、激光指示模块、光电测角模块、以及光电测距模块；所述信息处理单元包括数据存储模块、目标检测模块、目标跟踪识别模块、以及数据传输模块；其中，图像采集模块的输出端与数据存储模块的输入端连接；激光指示模块的输出端、数据存储模块的输出端均与目标检测模块的输入端连接；目标检测模块的输出端与目标跟踪识别模块的输入端连接；光电测角模块的输出端、光电测距模块的输出端、目标跟踪识别模块的输出端均与数据传输模块的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于DSP和FPGA的光电综合智能感知系统，其特征在于：所述目标跟踪识别模块包括FPGA、DSP、若干个CCD、若干个视频解码器、SPI端口、SDRAM、FLASH、UART、以及VGA；其中，CCD的数目与视频解码器的数目一致；各个CCD与各个视频解码器一一对应连接，且各个CCD均与目标检测模块的输出端连接；各个视频解码器均与FPGA和DSP连接；SPI端口分别与DSP和数据传输模块的输入端连接；SDRAM、FLASH、UART、VGA均与DSP连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于DSP和FPGA的光电综合智能感知系统，其特征在于：所述图像采集模块包括红外光学系统、水平扫描器、垂直扫描器、探测器、第一放大器、以及第一显示器；所述光电测距模块包括激光触发电路、发射部分、接收部分、计时器、以及第二显示器；所述发射部分包括激光器、发射镜、以及第一反射镜；所述接收部分包括第二反射镜、接收镜、光电转换器、以及第二放大器；其中，由红外光学系统、水平扫描器、垂直扫描器依次串接而成的光路设于探测器的入射端；探测器的输出端与第一放大器的输入端连接；第一放大器的输出端与第一显示器的输入端连接；第一显示器的输出端分别与激光触发电路的输入端和数据存储模块的输入端连接；激光触发电路的输出端与激光器的输入端连接；由发射镜、第一反射镜、第二反射镜、接收镜依次串接而成的光路设于激光器的出射端与光电转换器的入射端之间；光电转换器的输出端与第二放大器的输入端连接；第二放大器的输出端与计时器的输入端连接；计时器的输出端与第二显示器的输入端连接；第二显示器的输出端与数据传输模块的输入端连接。