CN103714199A - 目标运动特性图像仿真输出系统 - Google Patents

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Abstract

目标运动特性图像仿真输出系统，涉及光学测量设备领域，解决了现有设备无法提供真实目标正常及异常运动状态下的仿真的问题，控制模块用于启动系统、设置参数、检测硬件工作；通讯模块将控制模块的指令传输至目标运动特性图像仿真模块；数据传输模块接收和反馈光测设备探测到的虚拟目标位置和速度信息，并将其传至目标运动特性图像仿真模块；目标运动特性图像仿真模块接收控制模块的指令及光测设备的虚拟目标位置和速度信息并对该信息进行处理形成DVI图像；DVI-Camera Link图像转换模块将DVI图像转换成标准Camera Link仿真图像传输给光测设备。本发明提供真实目标正常及异常运动状态下的仿真，稳定性高。

Description

目标运动特性图像仿真输出系统
技术领域
本发明涉及光学测量设备技术领域，具体涉及一种目标运动特性图像仿真输出系统。
背景技术
目前，对于运动目标的图像输出一般采用具有三维模拟功能的设备，如指控大厅三维模拟显示系统、雷达目标模拟器、各类模拟训练器等，这些系统和设备主要是利用3D建模技术为操作人员提供直观的视觉感受。但是上述的这些系统和设备无法为专业研发人员提供各种真实目标正常及异常运动状态下的仿真，光测设备伺服跟踪的稳定性及设备整体的可靠性较低。
发明内容
为了解决现有具有三维模拟功能的设备存在的无法为专业研发人员提供各种真实目标正常及异常运动状态下的仿真、光测设备伺服跟踪的稳定性及设备整体的可靠性较低的问题，本发明提供一种目标运动特性图像仿真输出系统。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
目标运动特性图像仿真输出系统，包括：
控制模块，用于启动系统、设置参数、检测硬件是否正常工作；
通讯模块，用于将控制模块的指令传输至目标运动特性图像仿真模块；
数据传输模块，用于接收和反馈光测设备探测到的虚拟目标位置和速度信息，并将该虚拟目标位置和速度信息传输至目标运动特性图像仿真模块；
目标运动特性图像仿真模块，用于接收控制模块的指令及光测设备的虚拟目标位置和速度信息并对该信息进行处理形成DVI图像；
DVI-Camera Link图像转换模块，用于将目标运动特性图像仿真模块输出的DVI图像转换成标准Camera Link仿真图像传输给光测设备。
所述控制模块采用上位机。
所述通讯模块采用VGA接口。
所述数据传输模块包括网络接口和串行接口，网络接口采用RJ45网口接口，串行接口采用RS422串口DB9接口。
所述目标运动特性图像仿真模块采用工业控制计算机，双核CPU，主频2.0GHz以上，2G以上内存，500G以上硬盘，高速网络适配器。
所述目标运动特性图像仿真模块中编程有数据交互线程和3D图像绘制线程，两线程通过共用结构体交换数据，数据交互线程完成数据通讯模块对外通讯，获取编码器、时间、位置等信息，3D图像绘制线程根据数据交互线程提供的虚拟目标位置和速度信息及资源文件提供的图像和轨迹数据绘制目标的动态特性仿真图像。
所述DVI-Camera Link图像转换模块由DVI数字图像输出接口、DVIExtender、GS1560芯片、FPGA芯片和Camera Link接口组成，由目标运动特性图像仿真模块产生的DVI图像通过DVI数字图像输出接口传输至DVI Extender，由DVI Extender转换为SDI图像传输至GS1560芯片，由GS1560芯片转换为YCbCr20bit并行图像数据传输至FPGA芯片，FPGA芯片利用两片大容量SRAM双缓存将此并行图像数据转换为Camera Link仿真图像，Camera Link仿真图像通过Camera Link接口传输至光测设备中。
所述FPGA芯片采用xilinx公司v2系列xc2v4000ff1152AGT-5。
本发明的有益效果是：本发明的目标运动特性图像仿真输出系统是一种以标准Camera Link接口输出清晰图像的光测设备辅助装置，应用Derect3D技术建模，采用地形模拟、天空球、全背景图片载入、粒子系统等技术，通过目标运动特性图像仿真模块输出DVI图像，再通过DVI-Camera Link图像转换模块输出标准Camera Link仿真图像，仿真地貌环境，并能够模拟尾焰、出水效果、抛罩、投弹、分离等特殊过程，以及在该过程中产生的烟雾效果，采用CGCS2000坐标系下计算并显示目标位置，能够根据轨迹数据重现各类目标运动特性的三维画面并输出相机通用的Camera link接口图像，能够输出预先记录的真实图像，能够模拟目标低速运动、高速运动、变轨等多种运动特性。
本发明为专业研发人员提供各种真实目标正常及异常运动状态下的仿真、提高光测设备伺服跟踪的稳定性及设备整体的可靠性，可广泛应用于光学设备检测、光学设备伺服控制系统调试、图像处理系统调试、模拟训练等技术领域。
附图说明
图1为本发明的目标运动特性图像仿真输出系统的结构示意图；
图2为DVI-Camera Link图像转换模块的结构示意图；
图3为本发明的目标运动特性图像仿真输出系统的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的目标运动特性图像仿真输出系统，主要由控制模块、通讯模块、目标运动特性图像仿真模块、数据传输模块和DVI-Camera Link图像转换模块组成，控制模块与通讯模块通过电缆线相连，通讯模块可以与目标运动特性图像仿真模块集成在一起，或者通过VGA连接线与目标运动特性图像仿真模块连接，目标运动特性图像仿真模块分别与数据传输模块和DVI-CameraLink图像转换模块通过电缆线相连，数据传输模块和DVI-Camera Link图像转换模块分别与光测设备通过电缆线相连。
本实施方式中，控制模块采用上位机，用于启动系统、设置参数、检测硬件是否正常工作。
本实施方式中，通讯模块采用VGA接口，用于接收控制模块的指令并将该指令传输至目标运动特性图像仿真模块中，实现控制模块与目标运动特性图像仿真模块的数据通讯。
本实施方式中，数据传输模块包括网络接口和串行接口，网络接口具体采用RJ45网口接口，串行接口具体采用RS422串口DB9接口，用于接收和反馈光测设备探测到的虚拟目标位置、速度信息，并将该虚拟目标位置、速度信息传输至目标运动特性图像仿真模块。
本实施方式中，目标运动特性图像仿真模块采用高性能工业控制计算机，双核CPU，主频2.0GHz以上，2G以上内存，500G以上硬盘，高速网络适配器，目标运动特性图像仿真模块根据控制模块的指令以及通过数据传输模块接收到的光测设备的虚拟目标位置和速度等信息，应用Derect3D技术建模，采用地形模拟、天空球、全背景图片载入、粒子系统等技术，对虚拟目标位置和速度等信息进行处理形成DVI图像。
如图2所示，DVI-Camera Link图像转换模块主要由DVI数字图像输出接口、DVI Extender、GS1560芯片、FPGA芯片和Camera Link接口组成，DVI数字图像输出接口与目标运动特性图像仿真模块通过电缆线相连，DVI Extender与DVI数字图像输出接口通过电缆线相连，GS1560芯片与DVIExtender通过电缆线相连，FPGA芯片分别与GS1560芯片和Camera Link接口通过电缆线相连，FPGA芯片包括两片大容量SRAM双缓存，由目标运动特性图像仿真模块产生的DVI图像通过DVI数字图像输出接口传输至DVI Extender，由DVI Extender转换为SDI图像传输至GS1560芯片，由GS1560芯片转换为YCbCr20bit并行图像数据传输至FPGA芯片，FPGA芯片利用两片大容量SRAM双缓存将此并行图像数据转换为Camera Link仿真图像，Camera Link仿真图像通过Camera Link接口传输至光测设备中。DVI-Camera Link图像转换模块用于为光测设备提供标准Camera Link仿真图像。
本实施方式中，FPGA芯片采用xilinx公司v2系列xc2v4000ff1152AGT-5。
本实施方式中，光测设备为大型光电望远镜、光电经纬仪、光学实况记录系统、标校电视等测控领域的光学设备。
如图3所示，通过上位机启动本发明的目标运动特性图像仿真输出系统，通过上位机检测硬件是否工作正常，异常则直接退出，正常则进入上位机中的软件参数设置界面，读入配置文件中信息，也可由操作人员输入，上位机中的软件将输入的信息自动保存到配置文件中，参数设置完毕后，将此参数通过VGA接口传输至工业控制计算机，启动工业控制计算机中的数据交互线程和3D图像绘制线程，两线程通过共用结构体交换数据，数据交互线程完成RJ45网口接口和RS422串口DB9接口对外通讯，获取编码器、时间、位置等信息，3D图像绘制线程根据数据交互线程提供的虚拟目标位置和速度等信息及资源文件提供的图像、轨迹数据绘制目标的动态特性仿真图像即DVI图像，此DVI图像通过DVI数字图像输出接口传输至DVI Extender，并由DVI Extender转换为SDI图像，SDI图像由GS1560芯片转换为YCbCr20bit并行图像数据，将此并行图像数据传递给FPGA芯片，FPGA芯片利用两片大容量SRAM双缓存将此并行数图像据转换为Camera Link仿真图像，Camera Link仿真图像通过Camera Link接口输出给光测设备，为光测设备提供标准Camera Link仿真图像，完成CameraLink仿真图像的输出。

Claims (8)

1.目标运动特性图像仿真输出系统，其特征在于，包括：
控制模块，用于启动系统、设置参数、检测硬件是否正常工作；
通讯模块，用于将控制模块的指令传输至目标运动特性图像仿真模块；
数据传输模块，用于接收和反馈光测设备探测到的虚拟目标位置和速度信息，并将该虚拟目标位置和速度信息传输至目标运动特性图像仿真模块；
目标运动特性图像仿真模块，用于接收控制模块的指令及光测设备的虚拟目标位置和速度信息并对该信息进行处理形成DVI图像；
DVI-Camera Link图像转换模块，用于将目标运动特性图像仿真模块输出的DVI图像转换成标准Camera Link仿真图像传输给光测设备。
2.根据权利要求1所述的目标运动特性图像仿真输出系统，其特征在于，所述控制模块采用上位机。
3.根据权利要求1所述的目标运动特性图像仿真输出系统，其特征在于，所述通讯模块采用VGA接口。
4.根据权利要求1所述的目标运动特性图像仿真输出系统，其特征在于，所述数据传输模块包括网络接口和串行接口，网络接口采用RJ45网口接口，串行接口采用RS422串口DB9接口。
5.根据权利要求1所述的目标运动特性图像仿真输出系统，其特征在于，所述目标运动特性图像仿真模块采用工业控制计算机，双核CPU，主频2.0GHz以上，2G以上内存，500G以上硬盘，高速网络适配器。
6.根据权利要求1所述的目标运动特性图像仿真输出系统，其特征在于，所述目标运动特性图像仿真模块中编程有数据交互线程和3D图像绘制线程，两线程通过共用结构体交换数据，数据交互线程完成数据通讯模块对外通讯，获取编码器、时间、位置等信息，3D图像绘制线程根据数据交互线程提供的虚拟目标位置和速度信息及资源文件提供的图像和轨迹数据绘制目标的动态特性仿真图像。
7.根据权利要求1所述的目标运动特性图像仿真输出系统，其特征在于，所述DVI-Camera Link图像转换模块由DVI数字图像输出接口、DVI Extender、GS1560芯片、FPGA芯片和Camera Link接口组成，由目标运动特性图像仿真模块产生的DVI图像通过DVI数字图像输出接口传输至DVI Extender，由DVIExtender转换为SDI图像传输至GS1560芯片，由GS1560芯片转换为YCbCr20bit并行图像数据传输至FPGA芯片，FPGA芯片利用两片大容量SRAM双缓存将此并行图像数据转换为Camera Link仿真图像，Camera Link仿真图像通过Camera Link接口传输至光测设备中。
8.根据权利要求7所述的目标运动特性图像仿真输出系统，其特征在于，所述FPGA芯片采用xilinx公司v2系列xc2v4000ff1152AGT-5。
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