CN108230444A - 一种通用的增强型合成视景计算平台 - Google Patents

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Abstract

针对当前的合成视景、增强视景、组合视景分开设计、独立装备、部件多、体积大、功耗高、重量重、接口多、互联复杂的问题，本发明提供了一种通用的增强型合成视景计算平台，属于计算机领域。本发明对增强视景、合成视景、组合视景的功能细化与精简，重新整合为矢量符号生成、三维地形生成、视频采集、视频数据处理和视频叠加五个功能单元，设计数据流向，优化系统架构，实现一体化集成设计，具有较高的集成度和可扩展性，达到了降低部件数量、减小体积重量、减少互联复杂度、提高系统通用性的目的。

Description

一种通用的增强型合成视景计算平台
技术领域
本发明属于计算机领域，设计一种通用的增强型合成视景计算平台。
背景技术
增强型合成视景计算平台属于人机交互系统，当前的设计是由增强视景系统、合成视景系统和组合视景系统三个独立系统组成，分别完成合成视景、增强视景和组合视景功能。
上述三个系统不是同一时期的技术产物，存在着递进的关系，这就需要对原有的系统进行加改装；上述部件独立设计，针对不同的显示终端，如平视显示器、下视显示器或头盔显示器，就需要设计不同的系统；而且系统内、外的互联关系和接口类型复杂；此外，在旧机型上应用增强型合成视景系统往往要做较大的设计变更。因此，存在系统部件多、体积大、重量重、互联关系复杂、接口类型不统一的问题。
为了提高通用性，减少系统之间的复杂互联，减小体积和重量，可靠性，分别采用余度技术，达到任务处理、图形/图像生成和控制、多功能显示的高可靠；部件之间存在复杂的交互关系，传输数据、视频和控制信息。因此，存在系统部件多、体积大、重量重、互联复杂的问题。
增强型合成视景计算平台，通过对各种应用环境的综合考虑，精简系统功能，优化系统架构，进行一体化集成设计，具有小型化、可扩展、可升级特点，保证了平台的通用性。
发明内容
本发明的目的是：
综合考虑到增强型合成视景计算平台所面向的不同应用环境与显示终端，通过对增强视景系统、合成视景系统、组合视景系统的功能细化与精简，重新整合为矢量符号生成、三维地形生成、视频采集、视频数据处理和视频叠加五个功能单元，设计数据流向，优化系统架构，实现一体化集成设计，具有较高的集成度和可扩展性，达到了降低部件数量、减小体积重量、减少互联复杂度、提高系统通用性的目的。
本发明的技术方案是：
(1)通用化增强型合成视景计算平台，由视频采集、三维地形生成、矢量符号生成、视频数据处理、视频叠加五个功能单元组成：
视频采集单元完成多路视频源的数据采集。它包括视频接收VI、视频预处理VP、视频缓存VM；其中，视频接收支持PAL、DVI、VGA多种视频格式；视频预处理采用可编程控制逻辑器件实现，它作为从设备与视频数据处理之间通过PCI-e总线传输视频帧；
矢量符号生成单元根据实时飞行参数绘制出随动的各种飞行符号，如真空速、升降速度、海拔、航向、俯仰、横滚等，并将矢量符号输出至视频叠加单元。它包括矢量符号生成电路GP1、固态存储器MM1；其中，GP1采用通用图形处理器，可根据系统具体需要选择，对外接口符合COM-e标准；MM1采用标准SATA接口，可根据系统具体需要选择；
三维地形生成单元根据飞机当前的经纬度、海拔及姿态数据，读取相应的数字高程地图(DEM)数据，绘制三维地形画面，并输出至视频叠加单元。它包括三维地形生成电路GP2、固态存储器MM2；其中，GP2采用通用图形处理器，可根据系统具体需要选择，对外接口符合COM-e标准；MM2采用标准SATA接口，可根据系统具体需要选择；
视频数据处理单元从视频采集单元读取视频帧后进行多源图像融合、目标跟踪、位姿修正等处理任务，并实时输出图像至视频叠加单元。它包括视频数据处理电路GP3、固态存储器MM3；其中，GP3采用通用图形处理器，可根据系统具体需要选择，对外接口符合COM-e标准；MM3采用标准SATA接口，可根据系统具体需要选择；
视频叠加单元将矢量符号生成单元输出的矢量飞行符号、三维地形生成单元输出的三维地形画面以及视频数据处理单元输出的实时图像进行叠加与融合，实现增强型合成视景画面；它包括视频叠加电路VF、视频驱动VO；其中，VF采用可编程控制逻辑器件实现，可同时输出LVDS、DVI、VGA视频格式，经视频驱动后输出增强型合成视景画面至显示终端，如平视显示器、下视显示器和头盔显示器。
矢量符号生成单元、三维地形生成单元、视频数据处理单元分别通过以太网互联，并与航电系统通信，实时获取并共享位置、姿态等关键飞行数据；
矢量符号生成部分和视频叠加由电源PS1供电；三维地形生成部分由电源PS2供电；视频采集部分和视频数据处理部分由电源PS3供电；独立供电可确保格功能单元独立工作，避免因电源失效导致单点故障。
(2)视频数据处理单元通过网络获取当前飞行参数，如姿态、经度、纬度、海拔、速度、升降速度；矢量符号生成单元通过网络从视频数据处理单元获取修正后的姿态、经度、纬度、海拔数据；三维地形生成单元通过网络从视频数据处理单元获取修正后的姿态、经度、纬度、海拔数据。
(3)矢量符号生成电路GP1、三维地形生成电路GP2、视频数据处理电路GP3均可采用《PICMG COM Express Module Base Specification》规范，设计成相同的COM-ExpressType 6模块，硬件完全相同，仅应用程序不同，实现不同的功能。
本发明具有的优点效果：
通用化增强型合成视景计算平台实现了增强视景、合成视景、组合视景三种功能的集成，综合考虑不同应用环境与显示终端，通过对架构的优化，进行一体化集成设计，具有降低部件数量、减小体积重量、减少互联复杂度、提高系统通用性的效果。
附图说明
图1为本发明通用化增强型合成视景计算平台的结构示意图。
具体实施方式
一体化设计的显示器的具体实施方式为：
(1)通用化增强型合成视景计算平台，由视频采集、三维地形生成、矢量符号生成、视频数据处理、视频叠加五个功能单元组成：
视频采集单元，包括视频接收VI、视频预处理VP、视频缓存VM；其中，视频接口支持PAL、DVI、VGA多种视频格式，视频预处理采用可编程控制逻辑器件实现，它作为从设备与视频数据处理之间通过PCI-e总线传输视频帧；
矢量符号生成单元，包括矢量符号生成电路GP1、固态存储器MM1；其中，矢量符号生成电路GP1采用通用图形处理器，符合标准COM-e接口，可根据系统的具体需要选择；MM1为固态存储器，符合标准SATA接口，可根据系统的具体需要选择；
三维地形生成单元，包括三维地形生成电路GP2、固态存储器MM2；其中，三维地形生成电路GP2采用通用图形处理器，符合标准COM-e接口，可根据系统的具体需要选择；MM2为大容量固态存储器，符合标准SATA接口，可根据系统的具体需要选择；
视频数据处理单元，包括视频数据处理电路GP3、固态存储器MM3；其中，视频数据处理电路GP3采用通用图形处理器，符合标准COM-e接口，可根据系统的具体需要选择；MM3为固态存储器，符合标准SATA接口，可根据系统的具体需要选择；
视频叠加单元，包括视频叠加电路VF、视频驱动VO；其中，视频叠加电路采用可编程控制逻辑器件实现，可同时输出LVDS、DVI、VGA视频格式，经视频驱动后输出至显示终端。
矢量符号生成单元和视频叠加单元由电源PS1供电；三维地形生成单元由电源PS2供电；视频采集单元和视频数据处理单元由电源PS3供电；
GP1、GP2、GP3分别通过以太网Ethernet1、Ethernet2、Ethernet3互联，负责矢量符号生成单元、三维地形生成单元和视频数据处理单元之间的数据共享及对外通信；
(2)GP3通过Ethernet3获取外部传感器数据，包括姿态、经度、纬度、海拔、速度、升降速度，经算法修正误差，得到高精度姿态、经度、纬度、海拔数据；GP1通过Ethernet1从GP3获取修正后的姿态、经度、纬度、海拔数据；GP2通过Ethernet2从GP3获取修正后的姿态、经度、纬度、海拔数据；
(3)矢量符号生成电路GP1、三维地形生成电路GP2、视频数据处理电路GP3均采用《PICMG COM Express Module Base Specification》规范，设计成相同的COM-ExpressType 6模块，硬件完全相同，仅应用程序不同。
(4)视频采集单元、视频叠加单元、电源及以太网、USB总线、UART接口电路设计在载板上，板上设计三个标准COM-Experess接口用来安装(3)中的标准COM-e接口子卡。

Claims (3)

1.一种通用的增强型合成视景计算平台，其特征在于：
由视频采集、三维地形生成、矢量符号生成、视频数据处理和视频叠加五个功能单元组成；
视频采集单元完成多路视频源的数据采集；它包括视频接收VI、视频预处理VP、视频缓存VM；其中，视频接收支持PAL、DVI、VGA多种视频格式；视频预处理采用可编程控制逻辑器件实现，它作为从设备与视频数据处理之间通过PCI-e总线传输视频帧；
矢量符号生成单元根据实时飞行参数绘制出随动的各种飞行符号，如真空速、升降速度、海拔、航向、俯仰、横滚等，并将矢量符号输出至视频叠加单元；它包括矢量符号生成电路GP1、固态存储器MM1；其中，GP1采用通用图形处理器，对外接口符合COM-e标准；MM1采用标准SATA接口；
三维地形生成单元根据飞机当前的经纬度、海拔及姿态数据，读取相应的数字高程地图(DEM)数据，绘制三维地形画面，并输出至视频叠加单元；它包括三维地形生成电路GP2、固态存储器MM2；其中，GP2采用通用图形处理器，对外接口符合COM-e标准；MM2采用标准SATA接口；
视频数据处理单元从视频采集单元读取视频帧后进行多源图像融合、目标跟踪、位姿修正等处理任务，并实时输出图像至视频叠加单元；它包括视频数据处理电路GP3、固态存储器MM3；其中，GP3采用通用图形处理器，对外接口符合COM-e标准；MM3采用标准SATA接口；
视频叠加单元将矢量符号生成单元输出的矢量飞行符号、三维地形生成单元输出的三维地形画面以及视频数据处理单元输出的实时图像进行叠加与融合，实现增强型合成视景画面；它包括视频叠加电路VF、视频驱动VO；其中，VF采用可编程控制逻辑器件实现，可同时输出LVDS、DVI、VGA视频格式，经视频驱动后输出增强型合成视景画面至显示终端，如平视显示器、下视显示器和头盔显示器；
矢量符号生成单元、三维地形生成单元、视频数据处理单元分别通过以太网互联，并与航电系统通信，实时获取并共享位置、姿态等关键飞行数据；
矢量符号生成部分和视频叠加由电源PS1供电；三维地形生成部分由电源PS2供电；视频采集部分和视频数据处理部分由电源PS3供电；独立供电可确保格功能单元独立工作，避免因电源失效导致单点故障。
2.如权利要求1所述的一种通用的增强型合成视景计算平台，其特征还在于：
视频数据处理单元通过网络获取当前飞行参数，如姿态、经度、纬度、海拔、速度、升降速度；矢量符号生成单元通过网络从视频数据处理单元获取修正后的姿态、经度、纬度、海拔数据；三维地形生成单元通过网络从视频数据处理单元获取修正后的姿态、经度、纬度、海拔数据。
3.如权利要求1所述的一种通用的增强型合成视景计算平台，其特征还在于：
矢量符号生成电路GP1、三维地形生成电路GP2、视频数据处理电路GP3均可采用《PICMGCOM Express Module Base Specification》规范，设计成相同的COM-Express Type 6模块，硬件完全相同，仅应用程序不同，实现不同的功能。
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