CN103398863B - 一种空间tdiccd相机电子学系统地面模拟与检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空间TDICCD相机电子学系统地面模拟与检测装置，包括：卫星相机控制模拟与检测单元；相机热控模拟与检测单元；相机内部接口模拟与检测单元；图像数据处理模拟源单元；原始图像数据存储与快视单元；图像解压缩与重构图像存储单元；通信模拟与检测单元；成像检测单轴转台；动态目标发生器。可以模拟与检测卫星数管、测控、遥测系统向电子学系统注入的参数、命令和数据，同时接收电子学系统返回的工程参数；模拟与检测相机各子系统接收端所需其它系统向其输出的命令、参数以及数据。同时接收各子系统输出端输出的信息是否正确，是否设计合理，是否满足设计需求。最终实现相机长时间、多周期、全方位、自动准确模拟与检测功能。

Description

一种空间TDICCD相机电子学系统地面模拟与检测装置

技术领域

本发明属于空间TDICCD相机电子学系统研制领域，具体涉及一种空间TDICCD相机电子学系统地面模拟与检测装置。

背景技术

空间TDICCD相机电子学系统总体上可分为：TDICCD成像子系统、图像数据处理子系统、热控子系统、相机控制器子系统以及相机二次电源子系统。每个子系统不仅内部之间相互通信还和相机其他组件（光学系统和机械系统）以及卫星（如数管、测控、遥测终端、数传系统等）交互命令、参数和数据。每个子系统只有接收到其它子系统、相机其他组件以及卫星的相应命令、参数、

数据以及信号等才能正常工作。相机电子学各子系统研制时往往需要同时进行，且各子系统都十分庞大和复杂。研制任何一个子系统（子系统与外部交互接口可分为输入端和输出端）时，输入端如果没有其他子系统、相机其他组件以及卫星提供的命令、参数以及相应数据，该子系统的研制就难以进行下去；输出端如果没有其他子系统、相机其他组件以及卫星就不能判断该子系统发送的信息是否正确，是否设计合理，是否满足设计需求，最终导致各子系统联调工作复杂，甚至各子系统的设计需要返工。另外，相机在研制成功后，需要进行大量的实验和测试工作，因此，需要检测相机电子单机各模块是否正常工作。

发明内容

为了解决上述空间TDICCD相机电子学系统研制中由于各子系统同时进行研制时，其他子系统、相机其他组件以及卫星平台不能提供给该子系统输入端所需要的数据、参数、命令以及信号；不能接收该子系统输出端发送的信息而不能判断该子系统是否设计合理的问题，本发明设计了一种空间TDICCD相机电子学系统地面模拟与检测装置。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种空间TDICCD相机电子学系统地面模拟与检测装置，包括：

卫星相机控制模拟与检测单元，用来模拟与检测卫星数管系统、卫星遥测系统以及卫星测控系统；

相机热控模拟与检测单元，用来模拟与检测相机其他组件和电子学系统在轨工作可能的温度信息；

相机内部接口模拟与检测单元，用来模拟与检测CCD成像单元和相机控制器接口；

图像数据处理模拟源单元，用来模拟CCD成像单元输出遥感图像数据和辅助数据，以便图像数据处理子系统进行压缩、存储和打包发送；

原始图像数据存储与快视单元，接收CCD成像单元输出的图像数据和辅助数据，并将其存储；

图像解压缩与重构图像存储单元，用来模拟与检测卫星数传系统接收部分同时辅助图像处理子系统设计；接收图像数据处理发送和压缩码率，然后将压缩码率进行解码，并将重构图像存储和观察，以判断图像数据处理单元的正确性；

通信模拟与检测单元，用来调试电子学各子系统中涉及的通信协议，接收协议发送端的数据，向协议接收端注入数据，同时可以将数据实时的观察，以判断通信是否正常。

在上述技术方案中，所述卫星相机控制模拟与检测单元可以：

向控制器注入卫星轨道参数、相应指令以及工程参数；从相机控制器接收相机工程参数源包、遥测数据包；向相机二次电源发送控制命令，实时监测相机二次电源状态，为相机提供稳定的二次电源。

在上述技术方案中，所述相机热控模拟与检测单元可以：

根据注入的数学模型模拟加热器状态，输入到相机热控系统中，以便热控进行调整热敏电阻；接收热控系统的温度信息，以判断热控是否正常工作；向相机控制器注入温度参数和信息，以便相机控制器对其进行处理。

在上述技术方案中，所述相机内部接口模拟与检测单元可以：

接收CCD成像单元工程参数，并将其实时显示，以判断CCD成像单元发送是否正确，向控制器注入CCD成像单元工程参数，以便控制器完成相应功能；接收相机控制器发送的CCD成像模式、行频、积分级数、偏置及增益，以判断相机控制器发送是否正确，同时向CCD成像单元注入这些参数，以便CCD成像单元正常成像。

在上述技术方案中，原始图像数据存储与快视单元中：

图像数据通过DVI液晶显示观察每个通道的CCD图像，辅助数据通过ARM嵌入式实时显示，以判断CCD成像单元发送数据是否正确。

本发明具有以下的有益效果：

本发明的空间TDICCD相机电子学系统地面模拟与检测装置将空间相机电子学各子系统输入输出功能基于一体，将相机电子学各系统划分为输入端和输出端。根据输入端和输出端的数据、命令、参数等进行模拟。系统采用软硬件结合的方式，向各系统注入的输入数据、命令和参数均通过主控软件模拟在轨工作状态最终计算出实际的数据、参数和命令；接收到各子系统的参数、命令和数据均可以实时观察和显示，以判断子系统设计是否合理。硬件充分利用了现有处理器单片机、ARM、FPGA、DSP作为相应模块的主处理器。同时模拟卫星数管、测控、遥测以及数传接收部分等完成与各子系统参数、命令以及数据的交互。最终实现相机长时间、多周期、全方位、自动准确模拟功能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的空间TDICCD相机电子学系统地面模拟与检测装置的一种具体实施方式的装置结构框图。

图中的附图标记表示为：

1-卫星相机控制模拟与检测单元；2-相机热控模拟与检测单元；3-相机内部接口模拟与检测单元；4-图像数据处理模拟源单元；5-原始图像数据存储与快视单元；6-图像解压缩与重构图像存储单元；7-通信模拟与检测单元；8-成像检测单轴转台；9-动态目标发生器。

具体实施方式

本发明的发明原理：

本发明将模拟空间相机电子学各子系统输入输出功能，模拟卫星数管、遥测和测控系统功能集于一体。将相机电子学各系统划分为输入端和输出端，根据输入端和输出端的数据、命令、参数等进行模拟。系统采用软硬件结合的方式，向各系统注入的输入数据、命令和参数均通过主控软件模拟在轨工作状态最终计算出实际的数据、参数和命令；接收到各子系统的参数、命令和数据均可以实时观察和显示，以判断子系统设计是否合理。硬件充分利用了现有处理器单片机、ARM、FPGA、DSP作为相应模块的主处理器。同时模拟卫星数管、测控、遥测以及数传接收部分等完成与各子系统参数、命令以及数据的交互。最终实现相机长时间、多周期、全方位、自动准确模拟功能。

下面以具体实施例结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1显示本发明的空间TDICCD相机电子学系统地面模拟与检测装置的一种具体实施方式，参见图1，其包括卫星相机控制模拟与检测单元1，相机热控模拟与检测单元2，相机内部接口模拟与检测单元3，图像数据处理模拟源单元4，原始图像数据存储与快视单元5，图像解压缩与重构图像存储单元6，通信模拟与检测单元7。此外，本发明的空间TDICCD相机电子学系统地面模拟与检测装置由成像检测单轴转台8提供支撑，由动态目标发生器9提供数据信号。

具体的说：

卫星相机控制模拟与检测单元1包括：工控机和相机地面仿真单元。工控机为控制中心，主控软件包括注入数据的输入、工程参数的选择、测试方式选择、数据存储与处理等功能。相机地面仿真单元以单片机为处理器，包括间接指令发生器、相机电信号显示与检测等。采用相机实际需求的RS-422接口卡、CAN接口卡以及1553B接口卡作为系统的通信卡，实现与相机电子学系统通讯功能。最终模拟星上数管、遥测终端以及测控系统功能。

相机热控模拟与检测单元2包括：热控闭环自动检测单元和热控模拟服务器。热控模拟服务器主要设置热控闭环检测单元的工作模式、模型参数等，并实时监测工作状态。热控闭环自动检测单元采用DSP+FPGA为核心的处理单元，完成千兆以太网通信、USB2.0通信、CAN总线通信、显示数据存储、控制系统模型及参数处理、加热器状态设置及反馈数据处理、热敏电阻参数设置等功能。

相机内部接口模拟与检测单元3包括：相机控制器模拟单元和CCD成像单元模拟。相机控制器模拟单元用来向CCD成像单元发送和接收相应参数和命令。CCD成像单元模拟单元用来向相机控制器发送和接收相应参数和命令。

图像数据处理模拟源单元4包括：图像数据处理服务器、图像数据缓存、图像数据存储以及图像数据发送单元。以FPGA为主处理器，图像数据处理服务器注入实际的遥感图像，通过输出格式、行速率等最终模拟CCD成像单元输出。提供给图像数据处理单元进行处理。

原始图像数据存储与快视单元5包括：图像缓存、硬盘存储阵列、图像DVI显示。最大存储容量达到4.5TB，可将CCD所有通道进行存储，并通过DVI液晶显示实时观察任何一个通道图像。可以辅助CCD成像单元设计。

图像解压缩与重构图像存储单元6包括：压缩码流解码单元和重构图像存储单元，可以辅助图像数据处理单元进行设计。

通信模拟单元7包括：RS422单元、RS485单元、RS232单元、CAN单元、1553B单元、CamerLink单元、LVDS单元、以太网单元、USB单元。集成了相机中常用的通信链路，以供电子学系统设计数据通信时进行调试。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种空间TDICCD相机电子学系统地面模拟与检测装置，其特征在于，包括：

卫星相机控制模拟与检测单元(1)，用来模拟与检测卫星数管系统、卫星遥测系统以及卫星测控系统；卫星相机控制模拟与检测单元(1)包括：工控机和相机地面仿真单元；

相机热控模拟与检测单元(2)，用来模拟与检测相机其他组件和电子学系统在轨工作可能的温度信息；相机热控模拟与检测单元(2)包括：热控闭环自动检测单元和热控模拟服务器；

相机内部接口模拟与检测单元(3)，用来模拟与检测CCD成像单元和相机控制器接口；相机内部接口模拟与检测单元(3)包括：相机控制器模拟单元和CCD成像单元模拟；

图像数据处理模拟源单元(4)，用来模拟CCD成像单元输出遥感图像数据和辅助数据，以便图像数据处理子系统进行压缩、存储和打包发送；图像数据处理模拟源单元(4)包括：图像数据处理服务器、图像数据缓存、图像数据存储以及图像数据发送单元；

原始图像数据存储与快视单元(5)，接收CCD成像单元输出的图像数据和辅助数据，并将其存储；原始图像数据存储与快视单元(5)包括：图像缓存、硬盘存储阵列、图像DVI显示；

图像解压缩与重构图像存储单元(6)，用来模拟与检测卫星数传系统接收部分同时辅助图像处理子系统设计；接收图像数据处理发送和压缩码率，然后将压缩码率进行解码，并将重构图像存储和观察，以判断图像数据处理单元的正确性；图像解压缩与重构图像存储单元(6)包括：压缩码流解码单元和重构图像存储单元；

通信模拟与检测单元(7)，用来调试电子学各子系统中涉及的通信协议，接收协议发送端的数据，向协议接收端注入数据，同时可以将数据实时的观察，以判断通信是否正常；通信模拟单元(7)包括：RS422单元、RS485单元、RS232单元、CAN单元、1553B单元、CamerLink单元、LVDS单元、以太网单元、USB单元。

2.根据权利要求1所述的空间TDICCD相机电子学系统地面模拟与检测装置，其特征在于，所述卫星相机控制模拟与检测单元(1)可以：

向相机控制器注入卫星轨道参数、相应指令以及工程参数；从相机控制器接收相机工程参数源包、遥测数据包；向相机二次电源发送控制命令，实时监测相机二次电源状态，为相机提供稳定的二次电源。

3.根据权利要求1所述的空间TDICCD相机电子学系统地面模拟与检测装置，其特征在于，所述相机热控模拟与检测单元(2)可以：

根据注入的数学模型模拟加热器状态，输入到相机热控系统中，以便相机热控系统进行调整热敏电阻；接收相机热控系统的温度信息，以判断热控是否正常工作；向相机控制器注入温度参数和信息，以便相机控制器对其进行处理。

4.根据权利要求1所述的空间TDICCD相机电子学系统地面模拟与检测装置，其特征在于，所述相机内部接口模拟与检测单元(3)可以：

接收CCD成像单元工程参数，并将其实时显示，以判断CCD成像单元发送是否正确，向相机控制器注入CCD成像单元工程参数，以便相机控制器完成相应功能；接收相机控制器发送的CCD成像模式、行频、积分级数、偏置及增益，以判断相机控制器发送是否正确，同时向CCD成像单元注入这些参数，以便CCD成像单元正常成像。

5.根据权利要求1所述的空间TDICCD相机电子学系统地面模拟与检测装置，其特征在于，原始图像数据存储与快视单元(5)中：

图像数据通过DVI液晶显示观察每个通道的CCD图像，辅助数据通过ARM嵌入式实时显示，以判断CCD成像单元发送数据是否正确。