CN218772086U - 一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置，包括视频处理器模块连接至可编程处理器模块；接口模块分别连接至视频处理器模块、可编程处理器模块；时钟模块分别连接至接口模块、视频处理器模块、可编程处理器模块；电源模块分别连接至时钟模块、接口模块、视频处理器模块、可编程处理器模块。本实用新型有益效果：采用可编程处理器FPGA加视频处理器组成的通用架构，体积小、重量轻，灵活性强；可通过软件适配，灵活配置串行接口的数量、类型、接口波特率，适用性好；本视频处理器模块可以通过H.264压缩实现多种分辨率视频数据的可变速率传输，降低传输速率，从而节省卫通带宽资源，具有良好的经济性。

Description

一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置

技术领域

本实用新型属于通信装置技术领域，尤其是涉及一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置。

背景技术

卫通测控通信技术，可以克服复杂地形造成的遮挡，解决无人机远距离、超视距测控问题，随着卫星通信技术的成熟和发展及各类军民用大中型无人机在军事侦察、地理测绘、应急救灾、电网巡线、海洋监测、物流配送等方面的广泛应用，以无人机为载体平台的卫通数据链系统得以高速发展。

卫通系统包括固定站，静中通，动中通等形态，通常终端调制解调器多位于室内、车载、船载等平台，主要通过以太网口与客户计算机、服务器或WLAN相连，可以便捷的实现IP数据包、多媒体、话音数据等业务的卫星通信。应用于无人机平台时，该载体上通常为专用设备，设备形态繁杂，接口及业务数据类型多元化，传统的卫通调制解调器，接口单一或相对固定，难以满足多样无人机应用场景的使用需求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置，以解决卫通调制解调器接口扩展问题，常规的卫通调制解调器，主要用以太网口作为业务端口，实现IP数据包业务的卫通传输。在机载卫通应用场景下，无法满足多种载荷，多种业务接口类型接入及传输需求。本发明采用基于FPGA(现场可编程门阵列)加DSP(数字信号处理器)的通用化架构设计，配合不同的接口适配芯片，可极大的丰富可用的业务接口类型，并灵活配置不同业务接口的速率，通过对不同业务接口数据进行组帧，格式转换等数据处理，统一转换为以太网UDP单播协议格式，给到卫通调制解调器，从而满足无人机上多种业务数据的卫通传输需求。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置，包括：

可编程处理器模块，所述可编程处理器模块通过接口连接至机载卫通数据链路系统，所述可编程处理器模块用于接口数据收发、组帧、转换、加密等操作；

视频处理器模块，所述视频处理器模块连接至所述可编程处理器模块，所述视频处理器模块用于图像信号的压缩、处理及网口数据的收发转换；

接口模块，所述接口模块分别连接至所述视频处理器模块、所述可编程处理器模块和外部设备，所述接口模块用于串口、网口、视频接口的收发；

时钟模块，所述时钟模块分别连接至所述接口模块、所述视频处理器模块、所述可编程处理器模块，所述时钟模块用于为所述可编程处理器模块、所述视频处理器模块、所述接口模块提供时钟；

电源模块，所述电源模块分别连接至所述时钟模块、所述接口模块、所述视频处理器模块、所述可编程处理器模块，所述电源模块用于将外部输入电源，转换为各个模块所需的不同电压。

进一步的，所述可编程处理器模块为FPGA处理器，所述FPGA处理器的型号为XC7A100TCSG324。

进一步的，所述可编程处理器模块通过TTL接口连接至外部设备。

进一步的，所述视频处理器模块的型号为TMS320DM368ZCE。

进一步的，所述接口模块包括2个串口收发器芯片、视频接口芯片和网口收发器，所述串口收发器芯片通过RS422/RS232接口连接至外部设备，所述视频接口芯片通过SDI接口连接至外部设备，所述网口收发器通过ETH接口连接至外部设备。

进一步的，所述网口收发器型号为KSZ8001L。

进一步的，所述视频接口芯片型号为GS2971A。

进一步的，所述串口收发器芯片的型号为LTC2872。

进一步的，所述电源模块为宽压输入电源芯片，所述电源模块的型号为LT8640。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置具有以下优势：

(1)本实用新型所述的一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置，本实用新型采用可编程处理器FPGA加视频处理器组成的通用架构，体积小、重量轻，灵活性强；可通过软件适配，灵活配置串行接口的数量、类型、接口波特率，适用性好；本实用新型的视频处理器模块可以通过H.264压缩实现多种分辨率视频数据的可变速率传输，降低传输速率，从而节省卫通带宽资源，具有良好的经济性。

(2)本实用新型所述的一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置，本实用新型可通过可编程处理器FPGA对多种业务接口的数据进行组帧、格式转化、加密等处理可实现机载数据的加密传输；本实用新型，通过可编程处理器FPGA及视频处理器软件设计可实现各业务数据接口的多样组合输出，实现业务数据速率的灵活控制，满足不同带宽，不同业务场景下的最优带宽利用需求。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的整体结构实施的系统框示意图；

图2为本实用新型实施例所述的整体结构原理框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至图2所示，一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置，包括可编程处理器模块，视频处理器模块，时钟模块，接口模块，电源模块组成。

可编程处理器模块，用于接口数据收发、组帧、转换、加密等操作；

视频处理器模块，用于图像信号的压缩、处理及网口数据的收发转换；

接口模块，用于串口、网口、视频接口的收发；

时钟模块，用于为可编程处理器模块，视频处理器模块，视频接口芯片，网口芯片提供时钟；

电源模块，用于将外部输入电源，转换为各个模块所需的不同电压。

在本实用新型一种优选的实施方式中，所述FPGA处理器型号为XC7A100TCSG324。

在本实用新型一种优选的实施方式中，所述视频处理器型号为TMS320DM368ZCE。

在本实用新型一种优选的实施方式中，所述接口模块包括RS422、RS232、以太网口、SDI视频接口组成。

在本实用新型一种优选的实施方式中，所述网口收发器型号为KSZ8001L。所述SDI视频接口芯片型号为GS2971A。

在本实用新型一种优选的实施方式中，所述串口收发器芯片型号为LTC2872。

在本实用新型一种优选的实施方式中，所述电源模块宽压输入电源芯片型号为LT8640。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用可编程处理器FPGA加视频处理器组成的通用架构，体积小、重量轻，灵活性强；

2、本实用新型，可通过软件适配，灵活配置串行接口的数量、类型、接口波特率，适用性好；

3、本实用新型的视频处理器模块可以通过H.264压缩实现多种分辨率视频数据的可变速率传输，降低传输速率，从而节省卫通带宽资源，具有良好的经济性；

4、本实用新型，通过可编程处理器FPGA对多种业务接口的数据进行组帧、格式转化、加密等处理可实现机载数据的加密传输；

5、本实用新型，通过可编程处理器FPGA及视频处理器软件设计可实现各业务数据接口的多样组合输出，实现业务数据速率的灵活控制，满足不同带宽，不同业务场景下的最优带宽利用需求。

实施例1

如图1所示，本实用新型在机载卫通系统中通过网口与卫通调制解调器相连，同时通过RS422，RS232，SDI，TTL，以太网口等接口分别连接无人机上飞控、载荷控制、吊舱视频、SAR雷达等设备；经接口扩展装置处理后的数据被统一转换为UDP单播协议，发送至卫通调制解调器，卫通调制解调器将收到的业务数据，调制到中频输出给BUC，上变频到Ku频段由动中通天线发射至卫星，经卫星转发给地面测控站。类似的，地面站上行的遥控信号，由机载动中通天线接收后，经LNB放大后，传输至卫通调制解调器进行解码，卫通调制解调器将解码后的UDP单播数据链发送至接口扩展装置中，通过接口扩展装置转换为无人机所需的接口形式，传输给相应的机载单元。

如图2所示，本实施例中，串口收发器型号为LTC2872，单片可实现两路RS422或4路RS232接口。

本实施例中，电源模块为宽压输入能接收3.4V-42V外部电源供电，转换为其他芯片所需电压。

本实施例中可编程处理器模块，选用XC7A100TCSG324，通过普通IO接口对外提供多路TTL接口，通过IO接口与LTC2872连接，实现对外RS232及RS422接口，并可通过软件配置其类型、数量、波特率等参数，通过SPI接口，EMIF接口与视频处理器模块相连，低速数据流可以通过SPI接口在两个模块之间传输，高速数据流可以通过EMIF接口在两个模块之间传输。

本实施例中，视频处理模块将SDI采集的数字信号，进行H.264压缩处理后，转换为UDP单播数据格式输出，如需加密处理则通过EMIF接口传输至FPGA，在FPGA中完成加密后，经EMIF接口给到视频处理模块，转换为UDP单播格式，并分配唯一端口号输出。

本实施例中，以太网接口数据通过网口传输至视频处理模块，将不同协议的以太网数据转成UDP单播数据格式输出，如需加密处理则通过EMIF接口传输至FPGA，在FPGA中完成加密后，经EMIF接口给到视频处理模块，转换为UDP单播格式并分配唯一端口号输出。

本实施例中，TTL接口，RS232接口，RS422接口数据经FPGA采集后，为每一路接口分配相应的数据帧头后进行组帧处理，组帧完成后的数据包通过SPI接口传输至视频处理模块，由视频处理模块进行检帧，转换为UDP单播格式，并为不同的接口数据分配唯一端口号输出。

本实施例中，多种不同格式的业务接口，经接口扩展装置处理后，通过唯一的IP地址，按照UDP单播形式，传输至卫通调制解调器，同时各路数据通过各自唯一端口号实现区分，极大的便利了机载卫通的应用，并可以通过软件开启或关闭相应端口实现业务数据的自由选通及不同业务数据速率的灵活调节，很好的匹配了带宽敏感的卫通传输需求。

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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置，其特征在于：包括：

可编程处理器模块，所述可编程处理器模块通过接口连接至机载卫通数据链路系统，所述可编程处理器模块用于接口数据收发、组帧、转换、加密等操作；

视频处理器模块，所述视频处理器模块连接至所述可编程处理器模块，所述视频处理器模块用于图像信号的压缩、处理及网口数据的收发转换；

接口模块，所述接口模块分别连接至所述视频处理器模块、所述可编程处理器模块和外部设备，所述接口模块用于串口、网口、视频接口的收发；

时钟模块，所述时钟模块分别连接至所述接口模块、所述视频处理器模块、所述可编程处理器模块，所述时钟模块用于为所述可编程处理器模块、所述视频处理器模块、所述接口模块提供时钟；

电源模块，所述电源模块分别连接至所述时钟模块、所述接口模块、所述视频处理器模块、所述可编程处理器模块，所述电源模块用于将外部输入电源，转换为各个模块所需的不同电压；

所述可编程处理器模块为FPGA处理器。

2.根据权利要求1所述的一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置，其特征在于：所述FPGA处理器的型号为XC7A100TCSG324。

3.根据权利要求1所述的一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置，其特征在于：所述可编程处理器模块通过TTL接口连接至外部设备。

4.根据权利要求1所述的一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置，其特征在于：所述视频处理器模块的型号为TMS320DM368ZCE。

5.根据权利要求1所述的一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置，其特征在于：所述接口模块包括2个串口收发器芯片、视频接口芯片和网口收发器，所述串口收发器芯片通过RS422/RS232接口连接至外部设备，所述视频接口芯片通过SDI接口连接至外部设备，所述网口收发器通过ETH接口连接至外部设备。

6.根据权利要求5所述的一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置，其特征在于：所述网口收发器的型号为KSZ8001L。

7.根据权利要求5所述的一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置，其特征在于：所述视频接口芯片的型号为GS2971A。

8.根据权利要求5所述的一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置，其特征在于：所述串口收发器芯片的型号为LTC2872。

9.根据权利要求1所述的一种通用小型化机载卫通调制解调器接口扩展装置，其特征在于：所述电源模块为宽压输入电源芯片，所述电源模块的型号为LT8640。

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