CN110519602B - 用于数据流传输的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及数据传输技术领域，公开了一种用于数据流传输的方法，包括：在光学舱内，对待传输数据进行编码，获得编码数据并发送；在电子舱内，接收编码数据，对编码数据进行解码、校验数据处理，得到传输数据处理结果；芯片接收传输数据处理结果；可以提高数据流传输的可靠性，将光学舱内的待传输数据完整、正确地传输至电子舱内的处理芯片，本申请还公开了一种用于数据流传输的装置。

Description

用于数据流传输的方法及装置

技术领域

本申请涉及数据传输技术领域，例如涉及一种用于红外成像式导引头数据流的传输方法及装置。

背景技术

红外成像式导引头具有输出的角分辨率高，导引精度高，被动探测小，不易被发现，可昼夜全天时使用，体积小、重量轻、结构相对简单等特点。

红外成像式导引头的一种典型结构，由光学舱和电子舱两部分组成，两舱具有相对独立的结构。光学舱内安装有焦平面红外探测器及相关配套电路，用于红外成像；电子舱内安装有主要处理芯片及配套电路，用于控制导引头以及进行相关计算。在导引头工作过程中，需要将光学舱内焦平面红外探测器成像后的图像数据，通过特定算法和通道传输至电子舱内，在电子舱内解算数据，恢复图像，最后分发给主要处理芯片进行处理。

在导引头工作过程中，导引头本身承受的力学环境较为复杂，此外，由于导引头内部有电机及其电机驱动电路，使得数据流在由光学舱至电子舱的处理芯片传输过程中会受到较多的干扰，数据流传输可靠性差。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。前述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供了一种用于数据流传输的方法及装置，以解决数据流在由光学舱至电子舱的处理芯片传输过程中由于受到干扰而导致传输可靠性差的技术问题。

在一些实施例中，用于数据流传输的方法包括：在光学舱内，对待传输数据进行编码，获得编码数据并发送；在电子舱内，接收编码数据，对编码数据进行解码、校验数据处理，得到传输数据处理结果；芯片接收传输数据处理结果。

在一些实施例中，用于数据流传输的装置包括：处理器和存储有程序指令的存储器，处理器被配置为在执行程序指令时，执行前述用于数据流传输的方法。

本公开实施例提供的用于数据流传输的方法及装置，可以实现以下技术效果：

对光学舱内待传输数据进行编码，在电子舱内接收数据流后对接收到的数据进行解码校验，可以提高数据流传输的可靠性，将光学舱内的待传输数据完整、正确地传输至电子舱内的处理芯片。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的用于数据流传输的方法流程示意图；

图2是本公开实施例提供的用于数据流传输的装置结构示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

在本公开实施例中，光学舱及电子舱均使用现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)器件，传输焦平面红外探测器视频信号。光学舱FPGA器件称为第一FPGA，电子舱FPGA器件称为第二FPGA。

如图1所示，本公开实施例提供了一种用于数据流传输的方法，包括：

步骤11，在光学舱内，对待传输数据进行编码，获得编码数据并发送；

步骤12，在电子舱内，接收编码数据，对编码数据进行解码、校验数据处理，得到传输数据处理结果；

步骤13，芯片接收传输数据处理结果。

对光学舱内待传输数据进行编码，在电子舱内接收数据流后对接收到的数据进行解码校验，可以提高数据流传输的可靠性，将光学舱内的待传输数据完整、正确地传输至电子舱内的处理芯片。

导引头上电后，第一FPGA对焦平面红外探测器通过内部集成电路总线(I2C，Inter－Integrated Circuit)接口进行参数配置，配置内容包括：分辨率、积分时间和偏置电压等；配置完成后，焦平面红外探测器通过模拟接口输出：视频信号、场同步信号、行同步信号，和视频时钟信号。

在一些实施例中，可以将每个像素设置为14bit数字量值，行同步信号设置为384个像素，场同步信号设置为384*288个像素，第一FPGA按像素和串行结构接收焦平面红外探测器信号，通过数字接口操作模拟/数字转换芯片(ADC，Analog-to-Digital Converter)，对焦平面红外探测器输出的模拟视频信号进行采样，可选地，设置视频分辨率为高像素值i＝384，宽像素值j＝288，可以根据实际需求配置为不同的分辨率，得到14bit位宽的数字视频信号p_ij，p_ij即为原始视频图像。

在一些实施例中，对编码前的待传输数据进行非均匀性校正；对传输数据处理结果进行非均匀性校正。

在一些实施例中，采用第一方式对编码前的待传输数据进行非均匀性校正；采用第二方式对传输数据处理结果进行非均匀性校正；其中，第一方式和第二方式不同。

在一些实施例中，采用第一方式对编码前的待传输数据进行非均匀性校正；将p_ij中的每一个像素按照相同位置乘以配置参数k_ij，得到视频信号P_ij。k_ij通过离线学习得到，存储于第一FPGA内部的存储单元只读存储器(ROM,Read-Only Memory)内，该步骤用公式表示为：

|P_ij|＝|p_ij|.*|k_ij|。使用第一FPGA芯片进行红外图像非均匀性校正，不需要其他外设存储芯片支持，具有较小的硬件开销，适合体积小、系统有限的红外导引头使用。

在一些实施例中，编码数据包括：待传输数据，基于待传输数据生成的密码数据和校验和。

在一些实施例中，基于待传输数据生成密码数据和校验和，包括：将待传输数据与待传输数据同位宽的数据进行异或操作后得到密码数据；将密码数据和待传输数据相加，得到校验和。

在一些实施例中，第一FPGA对待传输数据进行编码操作；在每一场视频数据之前加入十个密码数据C，然后将每一个14bit的数据相加，其中，包括十个密码数据C和384*288个视频数据，按照进位抛弃原则得到一个新的14bit校验数据，将校验数据插入到视频数据流的最后，至此视频数据编码操作完成。其中，密码数据C是利用两次异或操作不变性的特点制定的十个14bit的数据,密码数据C由待传输数据A与待传输数据同位宽的数据B异或得到。对待传输数据进行编码，可以提高传输数据流的可靠性。

在一些实施例中，对编码数据进行降低数据位宽操作；接收编码数据后进行恢复数据位宽操作。

在一些实施例中，对编码数据进行降低数据位宽操作，包括：将待传输数据的时钟信号进行倍频处理，得到时钟信号的倍频时钟信号；将待传输数据按照时钟信号频率写入第一存储设备中，在第一存储设备读出端，按照倍频时钟信号和低位宽数据格式读出低位宽格式数据。

在一些实施例中，将视频时钟信号clk倍频14倍，得到倍频时钟信号clk₁₄，将P_ij按照clk的时钟频率存入第一FPGA内部的第一存储设备中，第一存储设备为设置于第一FPGA内部的随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)，之后在RAM的读出端利用clk₁₄按1bit数据格式将数据读出，此时视频数据P_ij由14bit拆分为1bit同时保持数据时间不变，通过第一FPGA的输出端口将待传输数据发送到外部低电压差分信号发送芯片，该芯片将1bit数据转换为差分信号发送，在传送时使用双绞屏蔽线，发送到电子舱。这样，传输14bit像素信息仅使用一组双绞屏蔽线，能够提高数据流传输的抗干扰能力。

在一些实施例中，恢复数据位宽操作，包括：将编码数据按照倍频时钟信号写入第二存储设备中，在第二存储设备的读出端，按照时钟信号和高位宽数据格式读出高位宽格式数据。

在电子舱内，由低电压差分信号接收芯片接收差分信号，将差分信号恢复为1bit的数据和倍频时钟信号clk₁₄，同时将恢复后的数据和倍频时钟信号发送给电子舱FPGA器件第二FPGA的接收端口，第二FPGA将倍频时钟信号clk₁₄降频为时钟信号clk，然后按照倍频时钟信号clk₁₄和1bit位宽将数据存入第二存储设备，第二存储设备为设置于第二FPGA内部的RAM，再按照时钟信号clk和14bit位宽从RAM中读出，此时数据信号恢复为14bit位宽。

在一些实施例中，对编码数据进行解码、校验数据处理，包括：将编码数据和与其同位宽的数据进行异或操作，得到恢复后数据；计算恢复后数据校验和，若恢复后数据的校验数据与恢复后数据校验和相同，则数据传输正确。

在一些实施例中，将恢复为14bit位宽的数据和前述与待传输数据同位宽的数据B进行异或操作，当得到10个全部正确的数据A后即认为得到了每场数据的起始位置，之后再将每一个14bit数据相加，其中，包括十个密码数据和384*288个视频数据，相加得到一个新的14bit校验数据，将该校验数据与恢复为14bit位宽的数据中的最后一个进行比对，如果数据相同则认为该场视频数据接收完毕，得到视频数据P_ij。

在一些实施例中，采用第二方式对传输数据处理结果进行非均匀性校正。

第二方式用公式表示为:[Q_ij]＝[P_ij]-[b_ij]+T,其中，T为一定常数，防止在做减法操作时出现负数情况；[b_ij]为在线训练参数，存储在第二FPGA中的RAM中；Q_ij为进行完非均匀性校正的视频数据。[b_ij]训练方法为导引头上电后，利用发射系数较为均匀的挡板，将焦平面红外探测器敏感面遮挡后得到384*288视频数据，一共记录8场视频数据，之后将8场视频数据相叠加，取平均值得到[b_ij]。使用第二FPGA芯片进行红外图像非均匀性校正，不需要其他外设存储芯片支持，具有较小的硬件开销，适合体积小、系统有限的红外导引头使用。

在一些实施例中，采用一种线性拉伸的方式对视频数据Q_ij进行提高图像对比度操作，具体公式如下：

其中，K为拉伸系数，m、n为常数且m＞n，[Q_ij]*K≥m，[Q_ij]*K≤n。将视频数据Q_ij转换为[R_ij]，可以放大温度差在数字表示量中的差距，即为提高对比度。前述提高图像对比度的方法，效率高、时延低，最终效果较好。

在一些实施例中，对提升对比度的视频信号[R_ij]进行图像梯度操作，具体方法如下：首先对[R_ij]图像同时进行水平和垂直方向梯度提取计算，公式如下：

式中[Ts_ij]代表水平方向梯度结果，[Ss_ij]为sobel水平算子，其值为

式中[Tc_ij]代表垂直方向梯度结果，[Sc_ij]为sobel垂直算子，其值为

将两个方向的梯度计算结果求平方和的根，公式如下：

最终得到梯度图像[T_ij]，将梯度图像[T_ij]与提升对比度后的视频信号[R_ij]相加得到最终图像数据[Z_ij]。采用前述方式对图像进行梯度操作，在提高图像边缘信息和细节信息的同时，也能改善图像质量，还具有低时延的效果。

如图2所示，本公开实施例提供了一种用于数据流传输的装置，包括：

处理器(processor)100，和存储器(memory)101，还可以包括通信接口(Communication Interface)102和总线103。其中，处理器100、通信接口102、存储器101可以通过总线103完成相互间的通信。通信接口102可以用于信息传输。处理器100可以调用存储器101中的逻辑指令，以执行上述实施例用于数据流传输的方法。

此外，上述的存储器101中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

存储器101作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器100通过运行存储在存储器101中的软件程序、指令以及模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中用于数据流传输的方法。

存储器101可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器101可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。

本公开实施例提供了一种红外成像式导引头，包含上述的用于数据流传输的装置。

本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为执行上述用于数据流传输的方法。

本公开实施例提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，使计算机执行上述用于数据流传输的方法。

上述的计算机可读存储介质可以是暂态计算机可读存储介质，也可以是非暂态计算机可读存储介质。

本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括一个或多个指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非暂态存储介质，包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开实施例的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。当用于本申请中时，虽然术语“第一”、“第二”等可能会在本申请中使用以描述各元件，但这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区别开。比如，在不改变描述的含义的情况下，第一元件可以叫做第二元件，并且同样第，第二元件可以叫做第一元件，只要所有出现的“第一元件”一致重命名并且所有出现的“第二元件”一致重命名即可。第一元件和第二元件都是元件，但可以不是相同的元件。而且，本申请中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本申请中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本申请中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括前述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。

本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品(包括但不限于装置、设备等)，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例。另外，在本公开实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

Claims (8)

1.一种用于数据流传输的方法，其特征在于，包括：

在光学舱内，对待传输数据进行编码，获得编码数据并发送；

在电子舱内，接收所述编码数据，对所述编码数据进行解码、校验数据处理，得到传输数据处理结果；

芯片接收所述传输数据处理结果；

编码数据包括：所述待传输数据，和，基于所述待传输数据生成的密码数据和校验和；

对所述编码数据进行解码、校验数据处理，包括：

将所述编码数据和与其同位宽的数据进行异或操作，得到恢复后数据；

计算所述恢复后数据校验和，若所述恢复后数据的校验数据与所述恢复后数据校验和相同，则数据传输正确。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

对所述编码数据进行降低数据位宽操作；和，

接收所述编码数据后进行恢复数据位宽操作。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述 编码数据进行降低数据位宽操作，包括：

将所述待传输数据的时钟信号进行倍频处理，得到所述时钟信号的倍频时钟信号；

将所述待传输数据按照时钟信号频率写入第一存储设备中，在所述第一存储设备读出端，按照倍频时钟信号和低位宽数据格式读出低位宽格式数据。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述恢复数据位宽操作，包括：

将所述编码数据按照倍频时钟信号写入第二存储设备中，在所述第二存储设备的读出端，按照时钟信号和高位宽数据格式读出高位宽格式数据。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

对编码前的待传输数据进行非均匀性校正；和，

对所述传输数据处理结果进行非均匀性校正。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

采用第一方式对编码前的待传输数据进行非均匀性校正；

采用第二方式对所述传输数据处理结果进行非均匀性校正；

其中，所述第一方式和第二方式不同。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述待传输数据生成密码数据和校验和，包括：

将所述待传输数据与所述待传输数据同位宽的数据进行异或操作后得到密码数据；

将所述密码数据和所述待传输数据相加，得到校验和。

8.一种用于数据流传输的装置，包括处理器和存储有程序指令的存储器，其特征在于，

所述处理器被配置为在执行所述程序指令时，执行如权利要求1至7任一项所述的方法。

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