CN105930292A - 一种实现红外场景高速实时注入的方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现红外场景高速实时注入的方法，包含以下步骤：S1、所述上位机产生一种红外场景模拟信号，并发送至实时仿真机；S2、所述实时仿真机进行初始化操作，以完成对红外场景模拟信号的接收；其中，实时仿真机进行初始化操作的步骤包含；S2.1、将实时仿真机的内核时序与上位机的信号传输时序进行匹配；S2.2、在所述实时仿真机的底层I/O接口编写数据读取函数，以设置I/O接口底层驱动的控制命令。本发明还公开了一种实现红外场景高速实时注入的系统。本发明与实时仿真机相匹配，方法简单，实现对50Khz速率更新的红外场景数据的注入。

Description

一种实现红外场景高速实时注入的方法及其系统
技术领域
本发明涉及信号高速实时注入系统技术领域，具体涉及一种实现红外场景高速实时注入的方法及其系统。
背景技术
随着科技发展，无人飞行器技术得到了飞速发展，特别是其采用红外探测方式后，具有自主性好，跟踪精度高特点，取得了广泛应用。而红外无人飞行器的性能与红外跟踪算法关系密切，验证红外信息处理算法需要模拟红外信息生成并高速实时(一般要高于40Khz)注入到信息处理板卡中。因此，高速实时性要求是红外场景注入式仿真系统设计的关键。现有的技术中，针对红外场景注入式仿真是通过实时仿真机中的开发软件从应用层读取以及写入数据，实时性不高，只能做到1Khz的实时性，无法完成对红外信息处理算法的验证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现红外场景高速实时注入的方法及其系统，与实时仿真机相匹配，方法简单，实现对50Khz速率更新的红外场景数据的注入。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种实现红外场景高速实时注入方法，应用于一种红外场景高速实时注入系统，所述的红外场景高速实时注入系统包含上位机及与所述上位机连接的实时仿真机，其特点是，该方法包含以下步骤：
S1、所述上位机产生一种红外场景模拟信号，并发送至实时仿真机；
S2、所述实时仿真机进行初始化操作，以完成对红外场景模拟信号的接收；其中，实时仿真机进行初始化操作的步骤包含；
S2.1、将实时仿真机的内核时序与上位机的信号传输时序进行匹配；
S2.2、在所述实时仿真机的底层I/O接口编写数据读取函数，以设置I/O接口底层驱动的控制命令。
所述的步骤S2.1包含：
将上位机的信号传输的每一帧运算任务进行分解，并分配到实时仿真机中对应的线程；其中
每一帧运算任务被分解为数学模型解算、D/A端口数据更新以及数字I/O端口数据更新，并配置到实时仿真机中的数学模型解算线程、D/A端口更新线程以及数字I/O端口更新线程。
所述的数学模型解算线程、D/A端口更新线程以及数字I/O端口更新线程分别位于实时仿真机中单独的CPU内核中运行。
所述的步骤S2.2中实时仿真机的底层I/O接口的数据读取函数在实时仿真机的仿真进程中实时循环运行。
所述的步骤S2.2中实时仿真机的底层I/O接口的数据读取函数以API函数为基础进行编写，并包含D/A端口以及数字I/O端口的C接口函数。
一种实现红外场景高速实时注入的系统，其特点是，包含：上位机及与所述上位机连接的实时仿真机；
所述的上位机包含依次连接的信号生成模块、导引模块及信号发送模块，所述的信号生成模块用于根据数学模型生成红外场景模拟信号，所述的导引模块用于将每一帧运算任务分解为数学模型解算、D/A端口数据更新以及数字I/O端口数据更新；所述的信号传发送模块用于将红外场景模拟信号传输至实时仿真机；
所述的实时仿真机包含依次连接的信号接收模块、线程分配模块及仿真生成模块；所述的信号接收模块与所述信号传发送模块连接，用于接收上位机发送的红外场景模拟信号，所述的线程分配模块用于将数学模型解算、D/A端口数据更新以及数字I/O端口数据更新分配至数学模型解算线程、D/A端口更新线程以及数字I/O端口更新线程；所述的仿真生成模块用于根据红外场景模拟信号生成红外仿真信号。
所述的导引模块以小于20us的帧周期实时运行。
所述的红外场景高速实时注入系统还包含一函数编写模块，所述的函数编写模块与所述信号接收模块连接，用于以API函数为基础编写实时仿真机的底层I/O接口的数据读取函数，通过数据读取函数设置I/O接口底层驱动的控制命令。
所述的数据读取函数包含D/A端口以及数字I/O端口的C接口函数。
本发明一种实现红外场景高速实时注入的方法及其系统与现有技术相比具有以下优点：与实时仿真机相匹配，方法简单，实现对50Khz速率更新的红外场景数据的注入。
附图说明
图1为本发明一种实现红外场景高速实时注入的系统的整体结构示意图；
图2为本发明一种实现红外场景高速实时注入的方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，一种实现红外场景高速实时注入的系统，包含：上位机100及与所述上位机100连接的实时仿真机200；所述的上位机100包含依次连接的信号生成模块101、导引模块102及信号发送模块103，所述的信号生成模块101用于根据数学模型生成红外场景模拟信号，所述的导引模块102用于将每一帧运算任务分解为数学模型解算、D/A端口数据更新以及数字I/O端口数据更新；所述的信号发送模块103用于将红外场景模拟信号传输至实时仿真机200；所述的实时仿真机200包含依次连接的信号接收模块201、线程分配模块202及仿真生成模块203；所述的信号接收模块201与所述信号发送模块103连接，用于接收上位机100发送的红外场景模拟信号，所述的线程分配模块202用于将数学模型解算、D/A端口数据更新以及数字I/O端口数据更新分配至数学模型解算线程、D/A端口更新线程以及数字I/O端口更新线程；所述的仿真生成模块203用于根据红外场景模拟信号生成红外仿真信号；函数编写模块204，所述的函数编写模块204与所述信号接收模块201连接，用于以API函数为基础编写实时仿真机的底层I/O接口的数据读取函数，通过数据读取函数设置I/O接口底层驱动的控制命令。
在本实施例中，所述的导引模块102以小于20us的帧周期实时运行。
在本实施例中，所述的数据读取函数包含D/A端口以及数字I/O端口的C接口函数。
结合上述的实现红外场景高速实时注入的系统，本发明还公开了一种实现红外场景高速实时注入的方法，应用于红外场景高速实时注入系统，所述的红外场景高速实时注入系统包含上位机及与所述上位机连接的实时仿真机，该方法包含以下步骤：
S1、所述上位机产生一种红外场景模拟信号，并发送至实时仿真机；
S2、所述实时仿真机进行初始化操作，以完成对红外场景模拟信号的接收；其中，实时仿真机进行初始化操作的步骤包含；
S2.1、将实时仿真机的内核时序与上位机的信号传输时序进行匹配；
S2.2、在所述实时仿真机的底层I/O接口编写数据读取函数，以设置I/O接口底层驱动的控制命令。
在本实施例中，所述的步骤S2.1包含：将上位机的信号传输的每一帧运算任务进行分解，并分配到实时仿真机中对应的线程；其中，每一帧运算任务被分解为数学模型解算、D/A端口数据更新以及数字I/O端口数据更新，并配置到实时仿真机中的数学模型解算线程、D/A端口更新线程以及数字I/O端口更新线程。
在本实施例中，所述的数学模型解算线程、D/A端口更新线程以及数字I/O端口更新线程分别位于实时仿真机中单独的CPU内核中运行。
在本实施例中，所述的步骤S2.2中实时仿真机的底层I/O接口的数据读取函数在实时仿真机的仿真进程中实时循环运行。
在本实施例中，所述的步骤S2.2中实时仿真机的底层I/O接口的数据读取函数以API函数为基础进行编写，并包含D/A端口以及数字I/O端口的C接口函数。由于输入信号的采样率大于50kHz，因此，注入式仿真系统中导引系统模块需要以不大于20us的帧周期高速实时运行。首先将导引系统模块每一帧运算任务分解为数学模型解算、D/A端口数据更新以及数字IO端口数据更新。由于实时仿真机具有多任务并行计算的能力，因此进一步将导引系统模块分解的任务配置到实时仿真机中的模型解算线程、D/A端口更新线程以及数字IO端口更新线程。
具体应用：现有的技术中，针对红外场景注入式仿真是通过实时仿真机中的开发软件从应用层读取以及写入数据，实时性不高，只能做到1Khz(1000us)的实时性，无法完成对红外信息处理算法的验证。而本发明开发一种与实时仿真机相匹配的高速实时注入式仿真方法实现了对达到50Khz速率更新的数据的写入。实时仿真机的CPU有4个核，因此将导引模块的3个线程分别设置在3个CPU核中单独运行模型解算、D/A端口数据更新以及数字IO端口数据更新。弹体模块解算以及弹上计算机的A/D端口更新分配在剩下的一个CPU核中运行。
由于实时仿真机应用层的逻辑设备高度集成了一系列端口配置文件，降低了I/O端口更新速度。因此，对D/A端口以及数字I/O端口的通道更新需要摒弃逻辑设备，改为从I/O端口的底层模型进行开发。
首先需要开发进行端口操作的API函数以及实现对I/O硬件板卡的直接操作，所开发的读取端口数据的rtl_d_ioctl()函数运行在实时仿真机的仿真进程中，仿真期间循环运行，通过该函数设置I/O接口底层驱动的各种控制命令。由于这些操作是在rtX下对硬件的直接访问，所以实时性能得到了显著提高。以这些API函数为基础编写了D/A端口以及数字IO端口的C接口函数，对端口数据的读取实时性满足系统的高速实时性要求。
由于输入信号的采样率大于50kHz，因此，注入式仿真系统中导引系统模块需要以不大于20us的帧周期高速实时运行。首先将导引系统模块每一帧运算任务分解为数学模型解算、D/A端口数据更新以及数字I/O端口数据更新。由于实时仿真机具有多任务并行计算的能力，因此进一步将导引系统模块分解的任务配置到实时仿真机中的模型解算线程、D/A端口更新线程以及数字I/O端口更新线程。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种实现红外场景高速实时注入的方法，应用于一种实现红外场景高速实时注入系统，所述的红外场景高速实时注入系统包含上位机及与所述上位机连接的实时仿真机，其特征在于，该方法包含以下步骤：
S1、所述上位机产生一种红外场景模拟信号，并发送至实时仿真机；
S2、所述实时仿真机进行初始化操作，以完成对红外场景模拟信号的接收；其中，实时仿真机进行初始化操作的步骤包含；
S2.1、将实时仿真机的内核时序与上位机的信号传输时序进行匹配；
S2.2、在所述实时仿真机的底层I/O接口编写数据读取函数，以设置I/O接口底层驱动的控制命令。
2.如权利要求1所述的实现红外场景高速实时注入的方法，其特征在于，所述的步骤S2.1包含：
将上位机的信号传输的每一帧运算任务进行分解，并分配到实时仿真机中对应的线程；其中
每一帧运算任务被分解为数学模型解算、D/A端口数据更新以及数字I/O端口数据更新，并配置到实时仿真机中的数学模型解算线程、D/A端口更新线程以及数字I/O端口更新线程。
3.如权利要求2所述的实现红外场景高速实时注入的方法，其特征在于，所述的数学模型解算线程、D/A端口更新线程以及数字I/O端口更新线程分别位于实时仿真机中单独的CPU内核中运行。
4.如权利要求1所述的实现红外场景高速实时注入的方法，其特征在于，所述的步骤S2.2中实时仿真机的底层I/O接口的数据读取函数在实时仿真机的仿真进程中实时循环运行。
5.如权利要求1所述的实现红外场景高速实时注入的方法，其特征在于，所述的步骤S2.2中实时仿真机的底层I/O接口的数据读取函数以API函数为基础进行编写，并包含D/A端口以及数字I/O端口的C接口函数。
6.一种实现红外场景高速实时注入的系统，其特征在于，包含：上位机及与所述上位机连接的实时仿真机；
所述的上位机包含依次连接的信号生成模块、导引模块及信号发送模块，所述的信号生成模块用于根据数学模型生成红外场景模拟信号，所述的导引模块用于将每一帧运算任务分解为数学模型解算、D/A端口数据更新以及数字I/O端口数据更新；所述的信号传发送模块用于将红外场景模拟信号传输至实时仿真机；
所述的实时仿真机包含依次连接的信号接收模块、线程分配模块及仿真生成模块；所述的信号接收模块与所述信号传发送模块连接，用于接收上位机发送的红外场景模拟信号，所述的线程分配模块用于将数学模型解算、D/A端口数据更新以及数字I/O端口数据更新分配至数学模型解算线程、D/A端口更新线程以及数字I/O端口更新线程；所述的仿真生成模块用于根据红外场景模拟信号生成红外仿真信号。
7.如权利要求6所述的实现红外场景高速实时注入的系统，其特征在于，所述的导引模块以小于20us的帧周期实时运行。
8.如权利要求6所述的实现红外场景高速实时注入系统，其特征在于，进一步包含一函数编写模块，所述的函数编写模块与所述信号接收模块连接，用于以API函数为基础编写实时仿真机的底层I/O接口的数据读取函数，通过数据读取函数设置I/O接口底层驱动的控制命令。
9.如权利要求8所述的实现红外场景高速实时注入系统，其特征在于，所述的数据读取函数包含D/A端口以及数字I/O端口的C接口函数。
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