CN202939444U

CN202939444U - 低轨高清遥感图像数字信号处理平台

Info

Publication number: CN202939444U
Application number: CN 201220679485
Authority: CN
Inventors: 吴伟林; 王维军; 何戎辽; 何东
Original assignee: Chengdu Linhai Electronics Co Ltd
Current assignee: Chengdu Linhai Electronics Co Ltd
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2022-12-11

Abstract

本实用新型公开了一种低轨高清遥感图像数字信号处理平台，涉及低轨高清遥感图像处理技术领域。本实用新型低轨高清遥感图像数字信号处理平台包括AD转换模块以及点对点串行接口，所述点对点串行接口将前端中频信号传送至AD转换模块，所述AD转换模块包括多个并行的、独立的AD转换通道，所述AD转换模块连接有数字下变频器，所述数字下变频器连接有FPGA模块，所述AD转换模块中有一个AD转换通道连接于FPGA模块，所述FPGA模块还连接于AD转换模块。由于本实用新型低轨高清遥感图像数字信号处理平台中采用FPGA模块等作为信号处理平台的处理器，可兼容上一代、现在发射和下一代低轨遥感卫星，兼容不同制式、不同体制、不同速率的数字信号处理平台。

Description

低轨高清遥感图像数字信号处理平台

技术领域

本实用新型涉及低轨高清遥感图像处理技术领域，特别涉及一种低轨高清遥感图像数字信号处理平台。

背景技术

遥感技术集中了空间、电子、光学、计算机通信和地学等学科的最新技术成果，为人类研究地球获取了大量珍贵的图像资料。低轨高清遥感图像在进行国家生态环境控制、水利资源管理、矿产资源管理、森林资源管理、土地资源管理、军事斗争、国防安全和各类科学研究中占有重要的地位。许多科学领域的发展越来越依赖于遥感技术的进步和遥感数据的获取能力,或者说地球科学诸多研究前沿的突破,越来越离不开遥感等新技术的发展。随着遥感技术的不断进步，各种类型的新型传感器不断涌现，低轨遥感图像呈现高时间分辨率、高空间分辨率和高光谱分辨率的发展趋势，清晰度越来越高、像素越来越高。

正在运行的遥感卫星，遥感图像数据传输速率分别在60Mbps—100Mbps、100Mbps—320Mbps之间，新一代的遥感卫星图像数据传输速率将要超过800Mbps，这样就对地面接收解调系统提出了很高的技术要求：一方面在轨运行的遥感卫星迅速增多，要求地面接收解调系统具有能接收多种速率、多种调制制式的遥感卫星信号；另一方面，遥感卫星的图像数据传输速率随着图像分辨率的增强而不断提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术中所存在的上述不足，提供一种可同时接收处理多路低速遥感卫星的低轨高清遥感图像数字信号处理平台。

为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种低轨高清遥感图像数字信号处理平台，该处理平台包括AD转换模块以及点对点串行接口，所述点对点串行接口将前端中频信号传送至AD转换模块，所述AD转换模块包括多个并行的、独立的AD转换通道，所述AD转换模块连接有数字下变频器，所述数字下变频器连接有FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）模块，所述AD转换模块中有一个AD转换通道连接于FPGA模块，所述FPGA模块还连接于AD转换模块。AD转换模块将中频模拟信号的数字转换后传递给数字下变频器，数字下变频器连接于FPGA模块实现下变频器与解调的接口连接；FPGA模块完成数字信号的格式转换、半带滤波、解调、解码等功能；FPGA模块连接于AD转换模块实现模拟型号与可定义解调解码接口的连接。

作为本实用新型的优选方案，上述低轨高清遥感图像数字信号处理平台中，所述FPGA模块通过交流耦合的方式连接有DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理）模块。DSP模块完成数字信号的运算、分析，对信号进行配置计算处理、数字解调处理。

作为本实用新型的优选方案，上述低轨高清遥感图像数字信号处理平台中，所述FPGA模块通过连接于PCIExpress（Peripheral Component Interconnect Express，快捷外设互联标准）接口来实现系统的信道处理与输出接口的连接。所述FPGA模块还连接有电源管理模块、DDR（Double Data Rate，双倍速率同步动态随机存储器）高速缓存模块以及时钟管理模块。

作为本实用新型的优选方案，上述低轨高清遥感图像数字信号处理平台中，所述AD转换模块包括AD转换器以及连接于AD转换器的射频接收器，所述AD转换器还有时钟驱动，所述时钟驱动包括外部输入时钟、恒温晶振以及普通晶振。射频接收器可满足210MHz中频的信号的接收，以及AD转换器要求的差分输入信号；时钟驱动可满足AD转换器中时钟差分低抖动的时钟输入。

作为本实用新型的优选方案，上述低轨高清遥感图像数字信号处理平台中，所述AD转换模块通过直流耦合的方式连接于数字下变频器。所述AD转换模块完成中频模拟信号的数字转换后，将转换后的信号传递给数字下变频器，所述数字下变频器将接收到的信号进行滤波、信号调整和下变频处理。

本实用新型的工作原理：点对点串行接口将前端中频信号传送至AD转换模块；AD转换模块完成中频模拟信号的数字转换后，将转换后的信号传递给数字下变频器，数字下变频器将接收到的信号进行滤波、信号调整和下变频处理；数字下变频器与FPGA模块连接，实现下变频器与解调的接口连接；模拟型号与可定义解调解码的接口通过AD与FPGA连接实现；FPGA模块完成数字信号的格式转换、半带滤波、解调、解码等功能，DSP完成数字信号的运算、分析，对信号进行配置计算处理、数字解调处理。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果为：

由于本实用新型低轨高清遥感图像数字信号处理平台中，采用FPGA模块等作为信号处理平台的处理器，在兼容上一代、现在发射和下一代低轨遥感卫星，兼容不同制式、不同体制、不同速率的数字信号处理平台的同时，还可同时接收处理多路不同型号的低轨遥感卫星。

附图说明：

图1为本实用新型基于紧凑型PCI接口的解调信号处理平台的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

一种低轨高清遥感图像数字信号处理平台，该处理平台包括AD转换模块以及点对点串行接口，所述点对点串行接口将前端中频信号传送至AD转换模块；

所述AD转换模块包括AD转换器以及连接于AD转换器的射频接收器，所述AD转换器还有时钟驱动，所述时钟驱动包括外部输入时钟、恒温晶振以及普通晶振。射频接收器可满足210MHz中频的信号的接收，以及AD转换器要求的差分输入信号；时钟驱动可满足AD转换器中时钟差分低抖动的时钟输入。采用多个并行的、独立的AD通道，可同时接收多个不同的中频信号，实现可同时处理多个不同的低速遥感卫星图像。AD转换模块中AD转换器采用ADI公司的AD6645作为模拟采样芯片，105MSPS的最大采样率，0-200MHz的采样带宽，14位的数据转换位数。

所述AD转换模块连接有数字下变频器（以下简称DDC），所述AD转换模块通过直流耦合的方式连接于数字下变频器，所述AD转换模块完成中频模拟信号的数字转换后，将转换后的信号传递给DDC，所述DDC将接收到的信号进行滤波、信号调整和下变频处理；DDC采用InterSil公司的ISL5416，95MSPS的最大输入数据率，4通道16位数字定点、17位浮点输入，96dB的数字自动增益。

所述DDC连接有FPGA模块，实现下变频器与解调的接口连接；FPGA模块完成数字信号的格式转换、半带滤波、解调、解码等功能，采用XILINX公司的FPGA处理器，FPGA处理器集成可编程逻辑芯片XC5VLX110T，该器件采用先进的65nm工艺生产，提供2GB的DDR II SDRAM存储器，24对串行RapidIO，兼容V1.2标准。

所述FPGA模块通过交流耦合的方式连接有DSP模块，DSP模块完成数字信号的运算、分析，对信号进行配置计算处理、数字解调处理；DSP选用TI公司的TMS320C6455，主频最大可工作在1.2GHz，2Gb的DDR2-533 SDRAM存储器，采用8bit模式，128Mb的FLASH存储器，主要用于数字信号的运算、分析处理。通过FPGA和DSP的交换网络可以使数据信号与全球网络进行同步交换。

所述FPGA模块还连接于AD转换模块，实现模拟型号与可定义解调解码接口的连接；AD转换模块采样时钟要求质量高且相位噪声低，如果时钟信号抖动较大，信噪比容易恶化，很难保证有效采样位数的精度。在布线时，应保证从晶振到时钟输入脚距离尽量短并且在其周围用地包围起来，提供充分的最短回流路径，采样电路与其他数字电路尽量隔离。模数混合电路设计时采用了分区不分割的方案，以提高系统的电磁兼容性。在整个采样电路下应大面积敷铜接地，以降低可能受到的电磁干扰，同时也可降低对其他电路的干扰。为了优化性能，时钟信号采用差分形式供给，要求交流耦合。AD转换模块与FPGA模块之间的互连需要穿过背板接插件，AD转换模块与FPGA模块之间控制与状态线连接，通过OVR和DRY两个引脚。

所述FPGA模块通过连接于PCIExpress接口来实现系统的信道处理与输出接口的连接。所述FPGA模块还连接有电源管理模块、DDR高速缓存模块以及时钟管理模块。FPGA主要实现PCIExpress硬核；在硬核的用户接口和传输接口实现PCIExpress传输本地总线的时序逻辑；并且在其内部完成DDR控制时序逻辑。PCIExpress是由Intel，Dell，Compaq，IBM，Microsoft等PCI SIG联合成立的Arapahoe Work Group共同草拟并推举成取代PCI总线标准的下一代标准。PCI Express利用串行的连接特点能轻松将数据传输速度提到一个很高的频率，达到远远超出PCI总线的传输速率。一个PCI Express连接可以被配置成x1，x2，x4，x8，x12，x16和x32的数据带宽。x1的通道能实现单向312.5 Mb/s(2.5Gb/s)的传输速率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种低轨高清遥感图像数字信号处理平台，其特征在于，该处理平台包括AD转换模块以及点对点串行接口，所述点对点串行接口将前端中频信号传送至AD转换模块，所述AD转换模块包括多个并行的、独立的AD转换通道，所述AD转换模块连接有数字下变频器，所述数字下变频器连接有FPGA模块，所述AD转换模块中有一个AD转换通道连接于FPGA模块，所述FPGA模块还连接于AD转换模块。

2.根据权利要求1所述的低轨高清遥感图像数字信号处理平台，其特征在于，所述FPGA模块通过交流耦合的方式连接有DSP模块。

3.根据权利要求2所述的低轨高清遥感图像数字信号处理平台，其特征在于，所述FPGA模块通过连接于PCIExpress接口来实现系统的信道处理与输出接口的连接。

4.根据权利要求1所述的低轨高清遥感图像数字信号处理平台，其特征在于，所述AD转换模块包括AD转换器以及连接于AD转换器的射频接收器，所述AD转换器还连接有时钟驱动，所述时钟驱动包括外部输入时钟、恒温晶振以及普通晶振。

5.根据权利要求4所述的低轨高清遥感图像数字信号处理平台，其特征在于，所述AD转换模块通过直流耦合的方式连接于数字下变频器。