CN104954760B

CN104954760B - 机载通用视频采集系统

Info

Publication number: CN104954760B
Application number: CN201510386475.3A
Authority: CN
Inventors: 张涛; 骞拓; 韩光韬; 张�杰; 侯海啸; 李小薇; 温静
Original assignee: XI'AN ZHONGFEI AVIATION TEST TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: XI'AN ZHONGFEI AVIATION TEST TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2017-12-05
Anticipated expiration: 2035-06-30
Also published as: CN104954760A

Abstract

本发明公开了一种机载通用视频采集系统，包括主采集单元、若干个子采集单元，所述主采集单元包括依次连接的电源模块、若干个LSB总线功能模块、若干个HSB总线扩展模块、主控模块；所述子采集单元包括依次连接的电源模块、若干个LSB总线功能模块、LSB扩展模块，所述若干个LSB总线功能模块分别为DVI/VGA采集压缩模块、LVDS采集压缩模块、PAL采集压缩模块、SDI采集压缩模块、PCM编码模块、时统模块、PCM采集模块或扩展记录模块，所述若干个子采集单元的LSB扩展模块分别与主采集单元中任意一个HSB总线扩展模块连接。本发明将同时采集飞机上的多路屏显、下显、加装摄像头的视频信号，实现视频信号的多路遥测下传，便于飞行监控，提供网络输出与本机记录，便于事后飞行数据处理。

Description

机载通用视频采集系统

技术领域

本发明属于航空技术领域，具体涉及一种机载通用视频采集系统。

背景技术

视频数据对于飞行试验的重要性不言而喻，各种视频数据采集记录器应用于飞机的飞行测试任务中，但目前的装机的视频采集器只能采集几路视频信号，很难满足大型飞机的测试需求。

随着对试验数据分析要求的提高，对于视频数据的需求量逐步增大，目前新型机上测试时，不仅需要对机上的屏显、下显等信号进行采集，另外由于测试需要，在飞机上加装了大量的摄像头。在该背景下，支持多路视频信号采集的机载通用视频采集器设计就显得非常有必要。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种机载通用视频采集系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种机载通用视频采集系统，包括主采集单元、若干个子采集单元，所述主采集单元包括依次连接的电源模块、若干个LSB总线功能模块、若干个HSB总线扩展模块、主控模块；所述子采集单元包括依次连接的电源模块、若干个LSB总线功能模块、LSB扩展模块，所述若干个LSB总线功能模块分别为DVI/VGA采集压缩模块、LVDS采集压缩模块、PAL采集压缩模块、SDI采集压缩模块、PCM编码模块、时统模块、PCM采集模块或扩展记录模块，所述若干个子采集单元的LSB扩展模块分别与主采集单元中任意一个HSB总线扩展模块连接。

上述方案中，所述主控模块包括板载CPU、LVDS接收器DS90CF384、数模转换器ADV7125、接口转换器DDI-DVI、网络交换模块BCM5333、串口转换电路W83627；所述板载CPU扩展出3路USB接口传输至面板接插件，板载CPU扩展出LVDS信号通过DS90CF384转换为RGB信号，再通过ADV7125转换为VGA信号传输至面板接插件，所述板载CPU扩展出DDI信号通过DDI-DVI转换为DVI信号传输至面板接插件，所述板载CPU扩展出SATA2.0接口用于连接固态盘，所述板载CPU扩展出1路MDI信号通过BCM5333转换为8个LSB资源信号，其中一个LSB资源信号以网络形式输出至面板接插件，剩余七个LSB资源信号输出至背板接插件，所述板载CPU扩展出三路HSB资源信号输出背板接插件，所述板载CPU扩展出LPC信号通过W83627转换为UART1和UART2，UART1输出至背板接插件，UART2输出至面板接插件。

上述方案中，所述HSB总线扩展模块5包括总线数据转换电路、隔离变压器，所述总线数据转换电路通过背板接插件获取HSB资源信号并且转换为MDI数据流，再通过隔离变压器转换为千兆NET数据传输至面板接插件，再输出至子采集单元的LSB扩展模块7的面板接插件。

上述方案中，所述LSB扩展模块包括隔离变压器、网络交换模块BCM5333，所述隔离变压器通过面板接插件接收HSB扩展模块2传输的千兆NET，并且转换为MDI数据流，然后再通过BCM5333转换为八路LSB资源信号，一路LSB资源信号传输至面板接插件，七路LSB资源信号传输至背板接插件。

上述方案中，所述的时统模块包括隔离变压器、电平转换器、差分转换器、1588网络物理层芯片DP83640、时间切换矩阵、FPGA芯片，网络PHY芯片；所述隔离变压器通过面板接插件接收AC码单端信号转换后传输给时间切换矩阵，所述电平转换器通过面板接插件接收DC码单端信号通过电平转换传输给时间切换矩阵，所述差分转换器通过面板接插件接收DC码差分信号通过差分转换后传输给时间切换矩阵，所述1588网络物理层芯片DP83640通过面板接插件接收1588时间信息通过处理后传输给时间切换矩阵，所述时间切换矩阵根据用户设置选择其中一种有效时间给FPGA芯片，FPGA芯片对选择时间进行解析，打包为系统需要的时间网络包，通过物理层PHY芯片传输至背板接插件LSB总线资源上。

上述方案中，所述扩展记录模块包括固态电子盘、SATA控制器、ARM控制芯片、以太网控制器；所述以太网控制器从背板接插件LSB总线资源上接收其它功能模块的视频压缩数据TS流，传输至ARM控制器，ARM控制器对接收到的数据流进行解包整理，针对不同的功能模块生成不同的AVI格式视频文件，传输至SATA控制器，SATA控制器进行SATA2.0格式写盘至该模块上的固态电子盘上。

上述方案中，所述PCM编码模块包括以太网控制器、FPGA芯片、差分转换器、电平转换器；所述以太网控制器从背板接插件LSB总线资源上接收其他功能模块的视频压缩数据TS流，传输至FPGA芯片，PFGA芯片对各个功能模块的TS流进行PCM编码，组成PCM数据包后进行3路输出，其中两路通过差分转换器转换成差分PCM数据流输出至面板接插件，1路通过电平转换器转换成TTL单端形式传输至面板接插件。

上述方案中，所述PCM采集模块包括以太网控制器、FPGA芯片、差分转换器、2个电平转换器；所述2个电平转换器从面板接插件接收PCM差分视频信号传输至FPGA芯片，电平转换器从面板接插件接收PCM单端视频信号传输至FPGA芯片，FPGA芯片对接收到PCM数据进行解包处理，还原出视频压缩数据TS流，然后通过以太网控制器传输至背板总线接插件LSB资源上。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明将同时采集飞机上的多路屏显、下显、加装摄像头的视频信号，实现视频信号的多路遥测下传，便于飞行监控，提供网络输出与本机记录，便于事后飞行数据处理。

附图说明

图1为本发明实施例提供一种机载通用视频采集系统的连接框图；

图2为本发明实施例提供一种机载通用视频采集系统的主控模块的原理图；

图3本发明实施例提供一种机载通用视频采集系统的LSB扩展模块的原理图；

图4本发明实施例提供一种机载通用视频采集系统的时统模块的原理图；

图5为本发明实施例提供一种机载通用视频采集系统的扩展记录模块的原理图；

图6为本发明实施例提供一种机载通用视频采集系统的PCM编码模块的原理图；

图7为本发明实施例提供一种机载通用视频采集系统的PCM采集模块的原理图；

图8为本发明实施例提供一种机载通用视频采集系统的电源模块的原理图；

图9为本发明实施例提供一种机载通用视频采集系统的HSB总线扩展模块的原理图；

图10为本发明实施例提供一种机载通用视频采集系统的PAL采集压缩模块的原理图。

图11为本发明实施例1提供一种机载通用视频采集系统的连接框图；

图12为本发明实施例提供一种机载通用视频采集系统的LSB背板总线资源传输的原理图；

图13为本发明实施例提供一种机载通用视频采集系统的HSB背板总线资源传输的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明实施例提供一种机载通用视频采集系统，如图1所示，包括主采集单元1、若干个子采集单元2，所述主采集单元1包括依次连接的电源模块3、若干个LSB总线功能模块4、若干个HSB总线扩展模块5、主控模块6；所述子采集单元2包括依次连接的电源模块3、若干个LSB总线功能模块4、LSB扩展模块7，所述若干个LSB总线功能模块4分别为DVI/VGA采集压缩模块、LVDS采集压缩模块、PAL采集压缩模块、SDI采集压缩模块、PCM编码模块、时统模块、PCM采集模块或扩展记录模块，所述若干个子采集单元2的LSB扩展模块7分别与主采集单元1中任意一个HSB总线扩展模块5连接。

如图2所示，所述主控模块6包括板载CPU、LVDS接收器DS90CF384、数模转换器ADV7125、接口转换器DDI-DVI、网络交换模块BCM5333、串口转换电路W83627；所述板载CPU扩展出3路USB接口传输至面板接插件，板载CPU扩展出LVDS信号通过DS90CF384转换为RGB信号，再通过ADV7125转换为VGA信号传输至面板接插件，所述板载CPU扩展出DDI信号通过DDI-DVI转换为DVI信号传输至面板接插件，所述板载CPU扩展出SATA2.0接口用于连接固态盘，所述板载CPU扩展出1路MDI信号通过BCM5333转换为8个LSB资源信号，其中一个LSB资源信号以网络形式输出至面板接插件，剩余七个LSB资源信号输出至背板接插件，所述板载CPU扩展出三路HSB资源信号输出背板接插件，所述板载CPU扩展出LPC信号通过W83627转换为UART1和UART2，UART1输出至背板接插件，UART2输出至面板接插件。

所述主控模块6通过网口和USB接口实现人机交互、产生HSB与LSB两种总线传输至背板接插件。

所述板载CPU采用Atom技术的工业级核心CPU：COMe-mBT10，将CPU提供的千兆NET资源通过BCM5333拓展为8路可交换的基于千兆以太网的总线资源LSB1～LSB8，LSB8实现外部配置，LSB1～LSB7用于总线上功能模块使用。CPU提供的PCIe资源通过分配与转换为HSB1～HSB3，供系统扩展子采集单元2使用。

如图3所示，所述LSB扩展模块7包括隔离变压器、网络交换模块BCM5333，所述隔离变压器通过面板接插件接收HSB扩展模块2传输的千兆NET，并且转换为MDI数据流，然后再通过BCM5333转换为八路LSB资源信号，一路LSB资源信号传输至面板接插件，七路LSB资源信号传输至背板接插件。

如图4所示，所述时统模块包括隔离变压器、电平转换器、差分转换器、1588网络物理层芯片DP83640、时间切换矩阵、FPGA芯片，网络PHY芯片；所述隔离变压器通过面板接插件接收AC码单端信号转换后传输给时间切换矩阵，所述电平转换器通过面板接插件接收DC码单端信号通过电平转换传输给时间切换矩阵，所述差分转换器通过面板接插件接收DC码差分信号通过差分转换后传输给时间切换矩阵，所述1588网络物理层芯片DP83640通过面板接插件接收1588时间信息通过处理后传输给时间切换矩阵，所述时间切换矩阵根据用户设置选择其中一种有效时间给FPGA芯片，FPGA芯片对选择时间进行解析，打包为系统需要的时间网络包，通过物理层PHY芯片传输至背板接插件LSB总线资源上。

如图5所示，所述扩展记录模块包括固态电子盘、SATA控制器、ARM控制芯片、以太网控制器；所述以太网控制器从背板接插件LSB总线资源上接收其它功能模块的视频压缩数据TS流，传输至ARM控制器，ARM控制器对接收到的数据流进行解包整理，针对不同的功能模块生成不同的AVI格式视频文件，传输至SATA控制器，SATA控制器进行SATA2.0格式写盘至该模块上的固态电子盘上。

如图6所示，所述PCM编码模块包括以太网控制器、FPGA芯片、差分转换器、电平转换器；所述以太网控制器从背板接插件LSB总线资源上接收其他功能模块的视频压缩数据TS流，传输至FPGA芯片，PFGA芯片对各个功能模块的TS流进行PCM编码，组成PCM数据包后进行3路输出，其中两路通过差分转换器转换成差分PCM数据流输出至面板接插件，1路通过电平转换器转换成TTL单端形式传输至面板接插件。

如图7所示，所述PCM采集模块包括以太网控制器、FPGA芯片、差分转换器、2个电平转换器；所述2个电平转换器从面板接插件接收PCM差分视频信号传输至FPGA芯片，电平转换器从面板接插件接收PCM单端视频信号传输至FPGA芯片，FPGA芯片对接收到PCM数据进行解包处理，还原出视频压缩数据TS流，然后通过以太网控制器传输至背板总线接插件LSB资源上。

如图8所示，所述电源模块3包括两部分功能：电源转换电路和设备智能监测。所述电源转换电路从面板接插件接收飞机上的28V电源，首先经过过流保护、反向保护、过压保护、瞬态抑制电路，再经过EMI噪声滤波器，然后采用DC-DC电源转换模块转换为12V，最后经过差模、共模抑制电路去噪后传输至背板接插件给设备供电，所述的系统智能监测部分从面板接插件上接收开关状态，再通过开关智能控制模块传输至FPGA进行逻辑运算，同时可将监测结果通过IO方式输出至面板接插件供用户查看。设备工作状态智能控制FPGA通过串口电平转换电路以RS232协议再通过背板接插件与主控模块通信，监测到系统工作异常的情况下，再通过复位模块对系统供电进行复位。

如图9所示，所述HSB总线扩展模块5包括总线数据转换电路、隔离变压器，所述总线数据转换电路通过背板接插件获取HSB资源信号并且转换为MDI数据流，再通过隔离变压器转换为千兆NET数据传输至面板接插件，再输出至子采集单元2的LSB扩展模块7的面板接插件。

如图10所示，所述PAL采集压缩模块包括AD采样电路、视频压缩电路，所述AD采样电路将通过面板接插件接收到的外部视频信号转换为BT.656视频数据流，再通过视频压缩电路转换为TS数据流，传输至背板总线接插件的总线资源LSB上；所述DVI/VGA采集压缩模块或LVDS采集压缩模块或SDI采集压缩模块与所述PAL采集压缩模块仅采用的AD采样电路类型不同。

所述主采集单元1的LSB总线功能模块的个数为1～7个，HSB总线扩展模块5的个数可以根据子采集单元3的个数确定。

实施例1：

如图11所示，所述主采集单元1的HSB总线扩展模块5为两个，所述子采集单元2为两个，第一个子采集单元2的LSB扩展模块7与一个HSB总线扩展模块5，第二个子采集单元2的LSB扩展模块7与另一个HSB总线扩展模块5。

如图12所示，LSB背板总线资源传输的信号流向为：

所述的一个LSB总线功能模块4在系统中占用1个LSB总线资源，是一个LSB总线板卡。最靠近主控模块6的LSB总线板卡1的物理端口1～物理端口7分别从背板接插件上获取总线资源1～总线资源7，物理端口1～物理端口6透传输出总线资源2～总线资源7，物理端口7不输出任何总线资源，板卡实际使用物理端口1的总线资源1；LSB总线板卡2的输入的物理端口1～7与LSB总线板卡1输出的物理端口1～7连接，输入的物理端口1～6接收总线资源2～7，物理端口6、7不输出任何总线资源，板卡实际使用物理端口1的总线资源2；LSB总线板卡3的输入的物理端口1～7与LSB总线板卡2输出的物理端口1～7连接，输入的物理端口1～5接收总线资源3～7，物理端口5、6、7不输出任何总线资源，板卡实际使用物理端口1的总线资源3；LSB总线板卡4的输入的物理端口1～7与LSB总线板卡3输出的物理端口1～7连接，输入的物理端口1～4接收总线资源4～7，物理端口4、5、6、7不输出任何总线资源，板卡实际使用物理端口1的总线资4；LSB总线板卡5的输入的物理端口1～7与LSB总线板卡4输出的物理端口1～7连接，输入的物理端口1～3接收总线资源5～7，物理端口3、4、5、6、7不输出任何总线资源，板卡实际使用物理端口1的总线5；LSB总线板卡6的输入的物理端口1～7与LSB总线板卡5输出的物理端口1～7连接，输入的物理端口1～2接收总线资源6～7，物理端口2、3、4、5、6、7不输出任何总线资源，板卡实际使用物理端口1的总线6；LSB总线板卡7的输入的物理端口1～7与LSB总线上板卡6输出的物理端口1～7连接，输入的物理端口7接收总线资源7，物理端口1～7不输出任何总线资源，板卡实际使用物理端口1的总线资源7。

如图13所示，HSB背板总线资源传输的信号流向为：

所述的一个HSB总线扩展模块5在系统中占用1个HSB总线资源，是一个HSB总线板卡。最靠近主控模块6的第一HSB总线板卡物理端口1～物理端口3分别从背板接插件上获取总线资源1～总线资源3，物理端口1～物理端口2透传输出总线资源2～总线资源3，物理端口3不输出任何总线资源，板卡实际使用物理端口1的总线资源1；第二HSB总线板卡的输入的物理端口1～3与第一LSB总线板卡输出的物理端口1～3，输入的物理端口1～2接收总线资源2～3，物理端口2、3不输出任何总线资源，板卡实际使用物理端口1的总线资源2；第三HSB总线板卡的输入的物理端口1～3与第二LSB总线板卡输出的物理端口1～3，输入的物理端口1接收总线资源3，物理端口2和物理端口3不输出任何总线资源，板卡实际使用物理端口1的总线资源3。

本发明具有的优点和效果如下：

1)提供两类高速背板总线，一类用于采集功能模块资源，一类用于采集器机箱扩展。

2)主采集单元1可以提供7个LSB总线资源用于采集模块使用，3个HSB总线资源用于采集器机箱扩展，每个HSB总线资源扩展出的机箱支持7个LSB总线资源，可采集大量的视频通道，满足大型飞机的试飞需求。

3)总线资源采用特殊传输方式，采集模块按照标准模式设计，安装方式不受位置限制，设计与安装方式非常灵活。

4)LSB总线资源支持功能模块众多，包括时统模块、各类视频采集压缩模块，PCM编码模块，扩展记录模块等。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims

1.一种机载通用视频采集系统，其特征在于：包括主采集单元(1)、若干个子采集单元(2)，所述主采集单元(1)包括依次连接的电源模块(3)、若干个LSB总线功能模块(4)、若干个HSB总线扩展模块(5)、主控模块(6)；所述子采集单元(1)包括依次连接的电源模块(3)、若干个LSB总线功能模块(4)、LSB扩展模块(7)，所述若干个LSB总线功能模块(4)分别为DVI/VGA采集压缩模块、LVDS采集压缩模块、PAL采集压缩模块、SDI采集压缩模块、PCM编码模块、时统模块、PCM采集模块或扩展记录模块，所述若干个子采集单元(2)的LSB扩展模块(7)分别与主采集单元(1)中任意一个HSB总线扩展模块(5)连接；

所述主控模块(6)包括板载CPU、LVDS接收器DS90CF384、数模转换器ADV7125、接口转换器DDI-DVI、网络交换模块BCM5333、串口转换电路W83627；所述板载CPU扩展出3路USB接口传输至面板接插件，板载CPU扩展出LVDS信号通过DS90CF384转换为RGB信号，再通过ADV7125转换为VGA信号传输至面板接插件，所述板载CPU扩展出DDI信号通过DDI-DVI转换为DVI信号传输至面板接插件，所述板载CPU扩展出SATA2.0接口用于连接固态盘，所述板载CPU扩展出1路MDI信号通过BCM5333转换为8个LSB资源信号，其中一个LSB资源信号以网络形式输出至面板接插件，剩余七个LSB资源信号输出至背板接插件，所述板载CPU扩展出三路HSB资源信号输出背板接插件，所述板载CPU扩展出LPC信号通过W83627转换为UART1和UART2，UART1输出至背板接插件，UART2输出至面板接插件；

所述LSB扩展模块(7)包括隔离变压器、网络交换模块BCM5333，所述隔离变压器通过面板接插件接收HSB扩展模块2传输的千兆NET，并且转换为MDI数据流，然后再通过BCM5333转换为八路LSB资源信号，一路LSB资源信号传输至面板接插件，七路LSB资源信号传输至背板接插件。

2.根据权利要求1所述的机载通用视频采集系统，其特征在于：所述HSB总线扩展模块(5)包括总线数据转换电路、隔离变压器，所述总线数据转换电路通过背板接插件获取HSB资源信号并且转换为MDI数据流，再通过隔离变压器转换为千兆NET数据传输至面板接插件，再输出至子采集单元(2)的LSB扩展模块(7)的面板接插件。

3.根据权利要求2所述的机载通用视频采集系统，其特征在于：所述的时统模块包括隔离变压器、电平转换器、差分转换器、1588网络物理层芯片DP83640、时间切换矩阵、FPGA芯片，网络PHY芯片；所述隔离变压器通过面板接插件接收AC码单端信号转换后传输给时间切换矩阵，所述电平转换器通过面板接插件接收DC码单端信号通过电平转换传输给时间切换矩阵，所述差分转换器通过面板接插件接收DC码差分信号通过差分转换后传输给时间切换矩阵，所述1588网络物理层芯片DP83640通过面板接插件接收1588时间信息通过处理后传输给时间切换矩阵，所述时间切换矩阵根据用户设置选择其中一种有效时间给FPGA芯片，FPGA芯片对选择时间进行解析，打包为系统需要的时间网络包，通过物理层PHY芯片传输至背板接插件LSB总线资源上。

4.根据权利要求3所述的机载通用视频采集系统，其特征在于：所述扩展记录模块包括固态电子盘、SATA控制器、ARM控制芯片、以太网控制器；所述以太网控制器从背板接插件LSB总线资源上接收其它功能模块的视频压缩数据TS流，传输至ARM控制器，ARM控制器对接收到的数据流进行解包整理，针对不同的功能模块生成不同的AVI格式视频文件，传输至SATA控制器，SATA控制器进行SATA2.0格式写盘至该模块上的固态电子盘上。

5.根据权利要求4所述的机载通用视频采集系统，其特征在于：所述PCM编码模块包括以太网控制器、FPGA芯片、差分转换器、电平转换器；所述以太网控制器从背板接插件LSB总线资源上接收其他功能模块的视频压缩数据TS流，传输至FPGA芯片，PFGA芯片对各个功能模块的TS流进行PCM编码，组成PCM数据包后进行3路输出，其中两路通过差分转换器转换成差分PCM数据流输出至面板接插件，1路通过电平转换器转换成TTL单端形式传输至面板接插件。

6.根据权利要求5所述的机载通用视频采集系统，其特征在于：所述PCM采集模块包括以太网控制器、FPGA芯片、差分转换器、2个电平转换器；所述2个电平转换器从面板接插件接收PCM差分视频信号传输至FPGA芯片，电平转换器从面板接插件接收PCM单端视频信号传输至FPGA芯片，FPGA芯片对接收到PCM数据进行解包处理，还原出视频压缩数据TS流，然后通过以太网控制器传输至背板总线接插件LSB资源上。