CN107135365B - 一种高速图像弹载数据记录装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速图像弹载数据记录装置，包括：现场可编程逻辑门阵列及分别与现场可编程逻辑门阵列相连的LVDS图像数据接口模块、第一存储模块和第二存储模块；LVDS图像数据接口模块对飞行器飞行过程中的高速导引头图像数据进行串并转换，并在现场可编程逻辑门阵列的控制下对高速导引头图像进行可见光/红外图像类别判断；不同图像类别的高速导引头图像数据经现场可编程逻辑门阵列存储在第一存储模块和第二存储模块中，待飞行器触地后将其回收，读出飞行试验中的图像数据。本发明具有模块简单、体积小、重量轻、可见光/红外图像可识别、抗大过载能力强及数据记录控制流程简单等优点，特别适用于弹载导引头图像的数据存储。

Description

一种高速图像弹载数据记录装置
技术领域
本发明属于数据记录系统，涉及弹载数据记录技术领域，尤其涉及一种高速图像弹载数据记录装置。
背景技术
弹载数据记录装置作为飞行器的“黑匣子”可实时地记录飞行器飞行过程中的遥测数据或导引头实时图像数据，待导弹触地后将其回收即可读出已经记录的数据。飞行器飞行试验中，导引头实时图像数据速率高，数据量大，并且要具备可见光/红外可识别存储功能，而传统的数据记录装置主要用于记录导弹飞行试验中的遥测数据，其速率低，数据量不大，不能满足记录导引头实时图像数据的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高速图像弹载数据记录装置，该数据记录装置解决了传统的数据记录装置速率低，数据量小，不能满足大过载环境下导引头高速实时图像数据记录的要求。
为实现上述目的，本发明提供一种高速图像弹载数据记录装置，包括：LVDS图像数据接口模块、现场可编程逻辑门阵列、第一存储模块和第二存储模块；
所述LVDS图像数据接口模块通过LVDS并行数据线与所述现场可编程逻辑门阵列相连，所述第一存储模块和第二存储模块均通过数据总线与所述现场可编程逻辑门阵列相连；
所述LVDS图像数据接口模块对飞行器飞行过程中的高速导引头图像数据进行串并转换，并在现场可编程逻辑门阵列的控制下对高速导引头图像进行可见光/红外图像类别判断；不同图像类别的高速导引头图像数据经现场可编程逻辑门阵列存储在第一存储模块和第二存储模块中，待飞行器触地后将其回收，读出飞行试验中的图像数据。
作为本发明的进一步改进，所述LVDS图像数据接口模块的微控制单元通信接口通过LVDS并行数据线连接现场可编程逻辑门阵列的数据输入输出端；
所述第一存储模块和第二存储模块的数据通信端通过数据总线连接现场可编程逻辑门阵列的数据通信端。
作为本发明的进一步改进，还包括：遥测数据接口模块；
所述遥测数据接口模块的晶体管至晶体管电平接口通过RS422数据差分线连接现场可编程逻辑门阵列的晶体管至晶体管电平接口。
作为本发明的进一步改进，还包括：文件管理模块；
所述文件管理模块的通信端通过SPI总线连接现场可编程逻辑门阵列的文件管理通信端，所述文件管理模块对现场可编程逻辑门阵列第一存储模块和第二存储模块中存储的数据进行文件管理。
作为本发明的进一步改进，现场可编程逻辑门阵列实时计算第一存储模块和第二存储模块中存储的图像数据的地址范围，并将存储的地址范围信息写入文件管理模块中。
作为本发明的进一步改进，还包括：百兆以太网接口模块；
所述百兆以太网接口模块的数据端通过百兆以太网数据传输线连接第一存储模块和第二存储模块的数据回读端口，所述百兆以太网接口模块的百兆以太网数据回读端口与数据回读设备相连；
所述百兆以太网接口模块将第一存储模块和第二存储模块所存储的回读数据经百兆以太网数据回读端口输出至数据回读设备。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用独立高速的LVDS图像数据接口模块，实现高速导引头图像数据的串并转换，采用现场可编程逻辑门阵列作为记录装置系统流程控制，实现了高速导引头图像数据在大过载环境下的记录功能，同时具备可见光/红外图像可识别能力。另外，本发明还具有模块简单、体积小、重量轻、可见光/红外图像可识别、抗大过载能力强及数据记录控制流程简单等优点，特别适用于弹载导引头图像的数据存储。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的高速图像弹载数据记录装置的框架图。
图中：
1、LVDS图像数据接口模块；2、遥测数据接口模块；3、LVDS并行数据线；4、RS422数据差分线；5、现场可编程逻辑门阵列；6、SPI总线；7、文件管理模块；8、9，数据总线；10、第一存储模块；11、第二存储模块；12、百兆以太网数据传输线；13、百兆以太网接口模块；14、百兆以太网数据回读端口；15、数据回读设备。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一种高速图像弹载数据记录装置用于记录导弹飞行试验中的导引头图像数据，具备可见光/红外图像可识别能力，数据记录装置记录的数据可用于分析导弹飞行试验中导引头的工作状态，回收导引头图像数据，用于优化导引头识别算法，为导弹研制提供技术支持。
本发明主要由现场可编程逻辑门阵列、LVDS高速图像数据接口模块、百兆以太网接口模块、第一存储模块、第二存储模块组成。本发明主要是利用LVDS高速图像数据接口模块实现对导引头图像数据接口的电气隔离及串并转换；利用百兆以太网接口模块实现数据记录装置与数据回读设备的通信，用于上位机控制数据记录装置的图像数据回读；利用文件管理模块实现对试验数据按照试验次数分类管理；利用第一存储模块、第二存储模块存储试验数据，第一存储模块、第二存储模块为两个独立存储单元，互为备份，以提高导弹飞行试验触地后获取数据的概率；现场可编程逻辑门阵列为数据记录装置的核心控制芯片，通过对其编程实现对外设模块控制。本发明具有模块简单、体积小、重量轻、记录流程控制简单、抗大过载能力强的特点，因此特别适用于弹载数据存储。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
如图1所示，本发明提供一种高速图像弹载数据记录装置，包括：LVDS(Low-Voltage Differential Signaling，低电压差分信号)图像数据接口模块1、遥测数据接口模块2、LVDS并行数据线3、RS422(平衡电压数字接口模块标准)数据差分线4、现场可编程逻辑门阵列(FPGA，Field-Programmable Gata Array)5、SPI(SPI，Serial PeripheralInterface，串行外设接口)总线6、文件管理模块7、数据总线8、9，第一存储模块10、第二存储模块11、百兆以太网数据传输线12、百兆以太网接口模块13、百兆以太网数据回读端口14和专用的数据回读设备15。
其连接关系为：
本发明的LVDS图像数据接口模块1的微控制单元通信接口通过LVDS并行数据线3连接现场可编程逻辑门阵列5的数据输入输出端，遥测数据接口模块2的晶体管至晶体管电平接口通过RS422数据差分线4连接现场可编程逻辑门阵列5的晶体管至晶体管电平接口，本发明的控制协议由现场可编程逻辑门阵列5实现。
本发明的文件管理模块7的通信端通过SPI总线6连接现场可编程逻辑门阵列5的文件管理通信端，文件管理模块7对现场可编程逻辑门阵列5记录的第一存储模块和第二存储模块中存储的数据进行文件管理。
本发明的第一存储模块10和第二存储模块11的数据通信端通过数据总线8、9连接现场可编程逻辑门阵列5的数据通信端，第一存储模块10和第二存储模块11还设有数据回读端口。上述第一存储模块10和第二存储模块11为两个独立的数据存储单元，互为备份，保证了数据的可靠性。
本发明的百兆以太网接口模块13的数据端通过百兆以太网数据传输线12连接第一存储模块10和第二存储模块11的数据回读端口，百兆以太网接口模块13的百兆以太网数据回读端口14与数据回读设备15相连。百兆以太网接口模块13将第一存储模块10和第二存储模块11所存储的回读数据经百兆以太网数据回读端口14输出至数据回读设备15。
本发明的LVDS图像数据接口模块对飞行器飞行过程中的高速导引头图像数据进行串并转换，并在现场可编程逻辑门阵列的控制下对高速导引头图像进行可见光/红外图像类别判断；不同图像类别的高速导引头图像数据经现场可编程逻辑门阵列存储在第一存储模块和第二存储模块中，待飞行器触地后将其回收，读出飞行试验中的图像数据。本发明一种高速图像弹载数据记录装置解决了现有数据记录装置在大过载条件下记录高速图像数据的问题，同时实现了可见光/红外图像可识别功能。
上述技术方案中，现场可编程逻辑门阵列5对LVDS图像数据接口模块1输出的数字信号进行解码和组帧，同时将完成组帧的数据写入第一存储模块10和第二存储模块11。
上述技术方案中，现场可编程逻辑门阵列5可通过时序逻辑控制LVDS图像数据接口模块1对接收的图像数据做出可见光/红外图像类别判断，根据图像类型进行数据解码与组帧。
上述技术方案中，现场可编程逻辑门阵列5实时计算第一存储模块10和第二存储模块11中存储的图像数据的地址范围，并将存储的地址范围信息写入文件管理模块7，实现存储空间的地址管理。
上述技术方案中，现场可编程逻辑门阵列5通过遥测数据接口模块2接收数据回读设备15的命令(读取、启动/停止存储、擦除)，现场可编程逻辑门阵列5在对命令做出响应的同时，实时向数据回读设备15反馈数据记录装置的自检、数据存储、数据回读及数据擦除等工作状态。
上述技术方案中，现场可编程逻辑门阵列5可控制第一存储模块10和第二存储模块11实现数据的循环存储。
上述技术方案中，现场可编程逻辑门阵列5将文件管理模块7中存储的文件管理信息在数据记录装置上电时通过遥测数据接口模块2发送至数据回读设备15，数据回读设备15通过文件管理信息读取指定使用次数的试验数据。
飞行器地面测试时，现场可编程逻辑门阵列5通过数据总线8和数据总线9从第一存储模块10和第二存储模块11回读试验数据，飞行试验结束后，使用数据回读设备15通过百兆以太网接口模块13从第一存储模块10和第二存储模块11的数据回读端口回读试验数据。
本发明的有益效果为：本发明采用独立高速的LVDS图像数据接口模块，实现高速导引头图像数据的串并转换，采用现场可编程逻辑门阵列作为记录装置系统流程控制，实现了高速导引头图像数据在大过载环境下的记录功能，同时具备可见光/红外图像可识别能力。另外，本发明还具有模块简单、体积小、重量轻、可见光/红外图像可识别、抗大过载能力强及数据记录控制流程简单等优点，特别适用于弹载导引头图像的数据存储。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种高速图像弹载数据记录装置，其特征在于，包括：LVDS图像数据接口模块、现场可编程逻辑门阵列、第一存储模块和第二存储模块、遥测数据接口模块、文件管理模块、百兆以太网接口模块和数据回读设备；
所述LVDS图像数据接口模块通过LVDS并行数据线与所述现场可编程逻辑门阵列相连，所述第一存储模块和第二存储模块均通过数据总线与所述现场可编程逻辑门阵列相连；所述遥测数据接口模块的晶体管至晶体管电平接口通过RS422数据差分线连接现场可编程逻辑门阵列的晶体管至晶体管电平接口，所述文件管理模块的通信端通过SPI总线连接现场可编程逻辑门阵列的文件管理通信端，所述百兆以太网接口模块的数据端通过百兆以太网数据传输线连接第一存储模块和第二存储模块的数据回读端口，所述百兆以太网接口模块的百兆以太网数据回读端口与所述数据回读设备相连；
所述LVDS图像数据接口模块对飞行器飞行过程中的高速导引头图像数据进行串并转换，并在现场可编程逻辑门阵列的控制下对高速导引头图像进行可见光/红外图像类别判断；不同图像类别的高速导引头图像数据经现场可编程逻辑门阵列存储在第一存储模块和第二存储模块中，待飞行器触地后将其回收，读出飞行试验中的图像数据；
所述现场可编程逻辑门阵列实时计算第一存储模块和第二存储模块中存储的图像数据的地址范围，并将存储的地址范围信息写入文件管理模块；现场可编程逻辑门阵列将文件管理模块中存储的文件管理信息在数据记录装置上电时通过遥测数据接口模块发送至数据回读设备，数据回读设备通过文件管理信息读取指定使用次数的试验数据。
2.如权利要求1所述的高速图像弹载数据记录装置，其特征在于，所述LVDS图像数据接口模块的微控制单元通信接口通过LVDS并行数据线连接现场可编程逻辑门阵列的数据输入输出端；
所述第一存储模块和第二存储模块的数据通信端通过数据总线连接现场可编程逻辑门阵列的数据通信端。
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