一種空間多譜段成像儀視頻電路系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種空間多譜段成像儀視頻電路系統(tǒng)，包括一個信息處理設(shè)備和N個成像設(shè)備，成像設(shè)備主要實現(xiàn)對目標的成像，產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。信息處理設(shè)備主要用于控制各成像設(shè)備，接收、編碼各成像設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一的方式輸出各成像設(shè)備的圖像。本發(fā)明的各成像設(shè)備之間互不相關(guān)，和信息處理設(shè)備是多對一的關(guān)系。本發(fā)明使用鎖相環(huán)技術(shù)接收時鐘信號，解決了不同成像設(shè)備不同工作頻率下的同步問題，同時采用分包的方式解決了不同譜段圖像數(shù)據(jù)統(tǒng)一發(fā)送的問題。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備間影響小、拓展能力強、適應范圍廣的特點，可廣泛應用于由CCD和紅外探測器聯(lián)合組成的空間多譜段成像儀的視頻電路系統(tǒng)中。
【專利說明】一種空間多譜段成像儀視頻電路系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種視頻電路系統(tǒng)，特別是一種同時包含CCD探測器和紅外探測器的空間多譜段成像儀的視頻電路系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]多譜段光譜成像儀系統(tǒng)是一項集合了空間幾何光學、物理光學、光譜學、微電子學、熱力學及空間材料學于一體的空間光學遙感系統(tǒng)。它可以實現(xiàn)對地表的晝夜連續(xù)觀測，對環(huán)境監(jiān)測及資源調(diào)查等應用領(lǐng)域具有重要意義。多譜段成像儀的成像譜段通常包括可見光譜段、近紅外譜段、短波紅外譜段、中波紅外譜段和長波紅外譜段。以往多個譜段成像的實現(xiàn)方式主要有以下兩種:
[0003]一種方法是將不同譜段的成像設(shè)備設(shè)計成獨立的成像儀。該儀器擁有獨立的鏡頭，探測器和數(shù)據(jù)處理設(shè)備。多個這樣的儀器同時存在于衛(wèi)星平臺上，工作時分別成像。這種方法的好處是設(shè)備間相互干擾小，設(shè)計方法簡單，但是體積、重量和功耗都很大，不能實現(xiàn)多個譜段對同一目標的同時觀察。
[0004]另一種方法是利用濾光片和分光鏡將不同光譜的光線照射在多個相同的探測器上，從而實現(xiàn)對不同光譜的成像。這種方法比第一種方法有較大提高，可以實現(xiàn)多個譜段對同一目標的同時觀測，但是由于使用了相同類型的探測器(全部使用CCD探測器或者全部使用紅外探測器)，受探測器光譜響應帶寬的限制，這種方法不能在較寬的光譜范圍(例如從可見光到長波紅外)內(nèi)實現(xiàn)觀測。
[0005]因此，要在較寬的光譜范圍內(nèi)實現(xiàn)多個譜段對同一物體的同時成像，需要設(shè)計一種能夠兼容多種探測器同時工作的視頻電路系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計的重點在于如何避免不同工作原理的探測器同時工作后產(chǎn)生的相互干擾，如何同步各探測器協(xié)同工作，如何將多路圖像數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的編碼和輸出。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種空間多譜段成像儀視頻電路系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、拓展能力強、適用范圍大、設(shè)備間相互干擾小，解決了空間多譜段成像儀不同探測器同時成像的難題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種空間多譜段成像儀視頻電路系統(tǒng)，包括一個信息處理設(shè)備和N個成像設(shè)備；信息處理設(shè)備包括控制單元、遙控遙測處理單元、數(shù)據(jù)編碼發(fā)送單元、存儲單元以及N個成像信號處理單元，其中成像信號處理單元與成像設(shè)備一一對應；
[0008]遙控遙測處理單元接收外部遙控遙測設(shè)備上傳的遙控指令并輸出給控制單元，所述遙控指令為成像設(shè)備參數(shù)設(shè)置指令；
[0009]控制單元將接收到的遙控指令進行解碼，并將解碼后的遙控指令以及復位信號、行同步信號和時鐘信號一起輸出給該遙控指令對應的K個成像信號處理單元；所述復位信號、行同步信號和時鐘信號由控制單元根據(jù)預先設(shè)定的工作狀態(tài)產(chǎn)生；
[0010]K個成像信號處理單元對接收到的控制單元的指令和信號進行校驗后輸出給對應的K個成像設(shè)備；
[0011]每個成像設(shè)備接收到成像信號處理單元發(fā)送的復位信號后開始啟動，并根據(jù)遙控指令對自身的參數(shù)進行設(shè)置，參數(shù)設(shè)置完成后每個成像設(shè)備將接收到的對應譜段的光信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號；K個成像設(shè)備根據(jù)接收的行同步信號和時鐘信號，在每一個行周期內(nèi)將得到的數(shù)字圖像信號同步輸出給對應的成像信號處理單元；1(個成像信號處理單元將接收到的數(shù)字圖像信號均輸出給控制單元，控制單元將接收的數(shù)字圖像信號暫存在存儲單元中，向外發(fā)送數(shù)字圖像信號時，控制單元從存儲單元中提取K個成像信號處理單元的數(shù)字圖像信號，將其處理成格式統(tǒng)一的圖像數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)編碼發(fā)送單元輸出給外部數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備；
[0012]每個成像信號處理單元按照預定的頻率和通信格式從對應的成像設(shè)備中讀取遙測信息，并將該信息發(fā)送給控制單元，控制單元對每個成像設(shè)備的遙測信息進行編碼后通過遙控遙測處理單元輸出給外部遙控遙測設(shè)備，以供外部遙控遙測設(shè)備判斷各成像設(shè)備是否正常工作；0〈κ ( N。
[0013]所述控制單元將K個成像信號處理單元的數(shù)字圖像信號處理成格式統(tǒng)一的圖像數(shù)據(jù)的實現(xiàn)方式為:
[0014](2.1)控制單元提取K個成像信號處理單元輸出的數(shù)字圖像信號的最大公約數(shù)P ;
[0015](2.2)控制單元根據(jù)該最大公約數(shù)將每個成像信號處理單元輸出的數(shù)字圖像信號劃分成多個小數(shù)據(jù)包，每個小數(shù)據(jù)包使用相同的格式進行編碼，均含有P個圖像數(shù)據(jù)以及工程輔助數(shù)據(jù)；
[0016]其中工程輔助數(shù)據(jù)位于每個小數(shù)據(jù)包的前端，工程輔助數(shù)據(jù)中標注了數(shù)據(jù)包包頭、數(shù)據(jù)包序列控制信息、其他設(shè)備的工作參數(shù)、本設(shè)備的成像參數(shù)、譜段編號和譜段行計數(shù)。
[0017]所述每個成像信號處理單元均包括數(shù)據(jù)接收和緩存模塊、遙控和遙測信號處理模塊、時鐘和同步信號處理模塊；
[0018]時鐘和同步信號處理模塊接收控制單元發(fā)送的時鐘信號和行同步信號，并將接收的時鐘信號和行同步信號發(fā)送給對應的成像設(shè)備；
[0019]遙控和遙測信號處理模塊對控制單元發(fā)送的遙控指令進行鎖存，然后在行同步信號的同步下，將該遙控指令按照規(guī)定的通信格式發(fā)送給對應的成像設(shè)備；遙控和遙測信號處理模塊按照預定的頻率和通信格式從對應的成像設(shè)備中讀取遙測信息，然后將該信息發(fā)送給控制單元；
[0020]數(shù)據(jù)接收和緩存模塊接收對應的成像設(shè)備輸出的數(shù)字圖像信號，并將其發(fā)送給控制單元。
[0021]所述時鐘信號由控制單元的工作主時鐘分頻得到，同步信號由時鐘信號計數(shù)產(chǎn)生。
[0022]所述控制單元通過遙控遙測處理單元接收外部遙控遙測設(shè)備上傳的遙控指令還包括行同步周期調(diào)整指令，控制單元對該行同步周期調(diào)整指令解碼后通過各個成像信號處理單元輸出給對應的成像設(shè)備，以更新各成像設(shè)備的行同步信號。
[0023]所述每個成像設(shè)備均包括探測器、濾波器、A/D變換器、數(shù)據(jù)緩存和處理單元、時序控制單元、遙控遙測單元、探測器驅(qū)動單元以及鎖相環(huán)和同步接收單元；
[0024]探測器驅(qū)動單元在時序控制單元的控制下為探測器提供驅(qū)動信號，探測器在該驅(qū)動信號的作用下將外界光信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號傳輸給濾波器；濾波器將模擬信號中的噪聲進行濾波和阻抗變化，然后將得到的模擬信號輸送給A/D變換器;A/D變換器在時序控制單元的控制下，對模擬信號進行增益變化和模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)緩存和處理單元；數(shù)據(jù)緩存和處理單元在時序控制單元的控制下將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給信息處理設(shè)備；遙控遙測單元為時序控制單元提供遙控指令，時序控制單元響應遙控遙測單元提供的遙控指令，接受遙控遙測單元的工作狀態(tài)監(jiān)測；鎖相環(huán)和同步接收單元為時序控制單元提供行同步信號和時鐘信號。
[0025]所述成像設(shè)備為使用CCD線陣探測器和相關(guān)雙采樣技術(shù)的可見光成像設(shè)備或使用紅外線陣探測器和過采樣技術(shù)的紅外成像設(shè)備。
[0026]所述信息處理設(shè)備和N個成像設(shè)備分別通過獨立電源供電。
[0027]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:
[0028](I)本發(fā)明設(shè)計了一套可同時使用CCD探測器和紅外探測器進行多譜段成像的視頻電路系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用統(tǒng)一的設(shè)備間接口，具有很好的拓展性；
[0029](2)本發(fā)明利用鎖相環(huán)技術(shù)解決了多個成像設(shè)備不同工作頻率下的同步工作問題；
[0030](3)本發(fā)明提出了按照最大公約數(shù)原則進行數(shù)據(jù)編碼的方法，解決了不同譜段不同數(shù)據(jù)量的圖像數(shù)據(jù)統(tǒng)一發(fā)送的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明的空間多譜段成像儀視頻電路系統(tǒng)框圖；
[0032]圖2為本發(fā)明的成像信號處理單元系統(tǒng)框圖；
[0033]圖3為本發(fā)明的空間多譜段成像儀視頻電路系統(tǒng)時鐘信號處理流程圖；
[0034]圖4為本發(fā)明的空間多譜段成像儀視頻電路系統(tǒng)圖像數(shù)據(jù)時序關(guān)系圖。

【具體實施方式】
[0035]本發(fā)明提出了一種具有較強適應能力和拓撲能力的視頻電路系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用鎖相環(huán)技術(shù)，解決了多個成像設(shè)備同步工作的難題；同時設(shè)計了一種數(shù)據(jù)編碼方式，解決了不同譜段圖像數(shù)據(jù)量在多種工作模式下的數(shù)據(jù)編碼問題；利用一對多的架構(gòu)解決CCD成像設(shè)備和紅外成像設(shè)備的獨立成像問題，各成像設(shè)備的接口設(shè)計成統(tǒng)一的形式。
[0036]成像設(shè)備主要實現(xiàn)對目標的成像，產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。信息處理設(shè)備主要用于控制各成像設(shè)備，接收、編碼各成像設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一的方式輸出各成像設(shè)備的圖像。工作時，信息處理設(shè)備向成像設(shè)備發(fā)送統(tǒng)一的時鐘信號和行同步信號，成像設(shè)備使用鎖相環(huán)技術(shù)接收時鐘信號。各成像設(shè)備的工作參數(shù)由信息處理設(shè)備通過總線提供，遙測數(shù)據(jù)由信息處理設(shè)備統(tǒng)一接收，圖像數(shù)據(jù)在信息處理設(shè)備中匯總，然后按照各譜段數(shù)據(jù)量的最大公約數(shù)拆分成多個小數(shù)據(jù)包，分包發(fā)送。成像設(shè)備為使用CXD線陣探測器和相關(guān)雙采樣技術(shù)的可見光成像設(shè)備或使用紅外線陣探測器和過采樣技術(shù)的紅外成像設(shè)備。
[0037]如圖1所示，本發(fā)明的多譜段成像儀視頻電路系統(tǒng)包括一個信息處理設(shè)備和N個成像設(shè)備，信息處理設(shè)備和N個成像設(shè)備分別通過獨立電源供電。
[0038]信息處理設(shè)備包括控制單元、遙控遙測處理單元、數(shù)據(jù)編碼發(fā)送單元、存儲單元以及N個成像信號處理單元；其中N個成像信號處理單元與N個成像設(shè)備一一對應；
[0039]每個成像設(shè)備均包括探測器、濾波器、A/D變換器、數(shù)據(jù)緩存和處理單元、遙控遙測單元、鎖相環(huán)和同步接收單元、時序控制單元以及探測器驅(qū)動單元。
[0040]系統(tǒng)上電工作后，信息處理設(shè)備的控制單元根據(jù)預先約定好的默認工作狀態(tài)產(chǎn)生復位信號、行同步信號、時鐘信號。外部遙控遙測設(shè)備通過遙控遙測處理單元向信息處理設(shè)備發(fā)送遙控指令時，指令先通過遙控遙測單元進行接收，接收到的指令再傳輸給控制單元?？刂茊卧獙⒅噶钸M行解碼，根據(jù)指令的內(nèi)容確定發(fā)送給哪個或哪幾個成像信號處理單元(一般為K個，0〈K〈 = N)，再將指令以及復位信號、行同步信號、時鐘信號一起通過K個成像信號處理單元轉(zhuǎn)發(fā)給相應的成像設(shè)備。成像設(shè)備通過遙控遙測單元接收到指令后，轉(zhuǎn)給時序控制單元做相應的處理。同時，外部遙控遙測設(shè)備通過遙控遙測處理單元向信息處理設(shè)備發(fā)送的遙控指令還可能包括行同步周期調(diào)整指令。如果是行同步周期調(diào)整指令，則控制單元對該行同步周期調(diào)整指令解碼后通過K個成像信號處理單元輸出給對應的成像設(shè)備，以更新各成像設(shè)備的行同步信號；
[0041]復位信號、行同步信號、時鐘信號通過成像信號處理單元的變換后輸出給各個成像單元的鎖相環(huán)和同步接收單元。各成像設(shè)備在接收到復位信號后啟動運行，啟動后成像設(shè)備在時鐘信號和行同步信號的同步下開始工作。成像設(shè)備工作時，時序控制單元通過鎖相環(huán)和同步接收單元接到的行同步、時鐘和復位信號，產(chǎn)生控制探測器的驅(qū)動時序、控制A/D變換器的驅(qū)動時序以及控制數(shù)據(jù)存儲和處理的控制時序。探測器的驅(qū)動時序?qū)l(fā)送給探測器驅(qū)動單元，AD變換的驅(qū)動時序發(fā)送給A/D變換器，數(shù)據(jù)存儲和處理的控制時序發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲和處理單元。探測器驅(qū)動單元將輸入時序驅(qū)動后，發(fā)送給探測器，并控制探測器工作。探測器工作后輸出模擬的圖像信號。模擬圖像信號經(jīng)過濾波器濾波后，進入A/D變換器。A/D變換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號進入數(shù)據(jù)緩存和處理單元后通過編碼和存儲后發(fā)送給信息處理設(shè)備。信息處理設(shè)備中的成像信號處理單元接收到圖像數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)發(fā)給控制單元，控制單元將各成像設(shè)備發(fā)來的圖像數(shù)據(jù)暫存在存儲單元中。發(fā)送時，控制單元將數(shù)據(jù)從存儲單元內(nèi)讀出，輸送給數(shù)據(jù)編碼發(fā)送單元。數(shù)據(jù)編碼發(fā)送單元按照約定的格式對圖像數(shù)據(jù)進行編碼，然后發(fā)送給外部數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。
[0042]對于遙測方面，每個成像信號處理單元按照預定的時間間隔和通信格式從對應的成像設(shè)備中讀取遙測信息，并將該信息發(fā)送給控制單元，控制單元對每個成像設(shè)備的遙測信息進行編碼后通過遙控遙測處理單元輸出給外部遙控遙測設(shè)備，以供外部遙控遙測設(shè)備判斷各成像設(shè)備是否正常工作。
[0043]如圖2所示，每個成像信號處理單元均包括數(shù)據(jù)接收和緩存模塊、遙控和遙測信號處理模塊、時鐘和同步信號處理模塊；
[0044]時鐘和同步信號處理模塊接收控制單元發(fā)送的時鐘信號和行同步信號，并將接收的時鐘信號和行同步信號發(fā)送給對應的成像設(shè)備；
[0045]遙控和遙測信號處理模塊對控制單元發(fā)送的遙控指令進行鎖存，然后在行同步信號的同步下，將該遙控指令按照規(guī)定的通信格式發(fā)送給對應的成像設(shè)備；遙控和遙測信號處理模塊按照預定的頻率和通信格式從對應的成像設(shè)備中讀取遙測信息，然后將該信息發(fā)送給控制單元；
[0046]數(shù)據(jù)接收和緩存模塊接收對應的成像設(shè)備輸出的數(shù)字圖像信號，并將其發(fā)送給控制單元。
[0047]設(shè)備之間傳遞的信號包括用于同步成像設(shè)備工作的同步時鐘信號、行同步信號、復位信號、用于控制成像設(shè)備的遙控指令、用于檢測的遙測信息以及傳遞圖像數(shù)據(jù)的時鐘信號、數(shù)據(jù)信號和使能信號。設(shè)備之間的信號采用差分信號的形式進行傳遞。這種方式可以增強信號的抗干擾能力。同步時鐘信號是輸送給成像設(shè)備用于同步設(shè)備內(nèi)工作主時鐘的低頻時鐘信號。由于系統(tǒng)不直接傳遞高速的工作主時鐘，所以該系統(tǒng)可以避免高速時鐘傳播時造成的電磁干擾。同時這種只傳遞低速同步時鐘的做法也方便了成像設(shè)備工作時鐘的選擇，使成像設(shè)備的設(shè)計不受其他設(shè)備的影響。行同步信號是用來標識工作周期的信號，該信號周期為CCD探測器或紅外探測器的行轉(zhuǎn)移時間。復位信號用來控制各個成像設(shè)備的復位。遙控指令信號用來實現(xiàn)遙控指令的傳遞，該信號可采用總線形式，也可采用點對點的傳輸方式。遙控指令的協(xié)議包括成像設(shè)備地址信息、遙控指令信息以及校驗碼信息。遙測信息主要包括遙測數(shù)據(jù)信號和驅(qū)動信號兩個部分。遙測數(shù)據(jù)由信息處理設(shè)備控制，定期驅(qū)動成像設(shè)備上的遙測采集單元，輸出該設(shè)備的各種遙測信息。圖像數(shù)據(jù)輸出信號包括時鐘信號和數(shù)據(jù)信號。該信號主要輸出成像后的數(shù)字圖像信號，信號由成像設(shè)備控制，每個行周期輸出一次。
[0048]同步時鐘的處理是保證成像設(shè)備獨立穩(wěn)定工作的重要環(huán)節(jié)之一。本系統(tǒng)采用鎖相環(huán)技術(shù)同步不同設(shè)備上的工作主時鐘。整個系統(tǒng)的時鐘、行同步以及復位信號的處理流程見圖3所示。圖3僅表示出了控制單元通過某個成像信號處理單元和與該成像信號處理單元相對應的成像設(shè)備的信號交互過程。其中，信息處理設(shè)備的控制單元包括FPGA、信息處理設(shè)備時鐘管理芯片、信息處理設(shè)備壓控晶振、信息處理設(shè)備溫控晶振和信息處理設(shè)備環(huán)路濾波器；成像設(shè)備的鎖相環(huán)和同步接收單元包括接口電路、成像設(shè)備時鐘管理芯片、成像設(shè)備壓控晶振和成像設(shè)備環(huán)路濾波器。首先，信息處理設(shè)備采用鎖相環(huán)技術(shù)產(chǎn)生工作主時鐘。鎖相環(huán)功能由信息處理設(shè)備時鐘管理芯片來實現(xiàn)。信息處理設(shè)備時鐘管理芯片包括M、N、P分頻器以及鑒相器和電荷泵。這些分頻器和電荷泵均被固化在信息處理設(shè)備時鐘管理芯片中，可通過控制接口進行控制。參考時鐘使用信息處理設(shè)備溫控晶振，用以保證參考時鐘的穩(wěn)定性。信息處理設(shè)備環(huán)路濾波器由RC—級濾波器構(gòu)成。信息處理設(shè)備環(huán)路濾波器輸出的信號輸入給信息處理設(shè)備壓控晶振用以控制輸出頻率。信息處理設(shè)備壓控晶振輸出的時鐘信號經(jīng)過信息處理設(shè)備時鐘管理芯片處理后輸入給信息處理設(shè)備的FPGA。該信號為信息處理設(shè)備的工作主時鐘。信息處理設(shè)備的FPGA根據(jù)約定的協(xié)議將主時鐘分頻成較低頻率的成像設(shè)備同步時鐘。該時鐘通過接口電路實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，通過同軸電纜傳遞給成像設(shè)備。使用同軸電纜傳遞差分時鐘可以更好的保證信號不受外界的干擾。傳遞到成像設(shè)備的差分時鐘經(jīng)過接口電路轉(zhuǎn)換成單端信號。該信號作為參考時鐘輸入給成像設(shè)備時鐘管理芯片。成像設(shè)備時鐘管理芯片依照該時鐘的頻率控制成像設(shè)備壓控晶振的輸出頻率，從而達到同步成像設(shè)備壓控晶振輸出時鐘的目的。成像設(shè)備壓控晶振輸出的時鐘信號經(jīng)過成像設(shè)備時鐘管理芯片的處理后輸送給成像設(shè)備上的時序控制單元作為工作主時鐘。在整個處理過程中成像設(shè)備環(huán)路濾波器用于濾除成像設(shè)備時鐘管理芯片輸出控制信號上的高頻噪聲，以保證輸入給成像設(shè)備壓控晶振的控制信號在穩(wěn)定狀態(tài)時能夠保持不變。
[0049]圖像數(shù)據(jù)的接收和編碼是整個系統(tǒng)的另一個重要環(huán)節(jié)。圖像數(shù)據(jù)的輸入輸出時序關(guān)系如圖4所示。多個成像設(shè)備輸出多個譜段的圖像數(shù)據(jù)。這些圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量不盡相同，但是系統(tǒng)需要輸出格式統(tǒng)一的圖像數(shù)據(jù)已方便外部設(shè)備的接收。為此本系統(tǒng)采用最大公約數(shù)的原則對每個成像設(shè)備輸出的圖像數(shù)據(jù)進行拆分。以某次K = N，即N個成像設(shè)備均在外部遙控遙測設(shè)備控制下參與成像為例，如果成像設(shè)備I輸出的圖像數(shù)據(jù)總量為MlXP，成像設(shè)備2輸出的圖像數(shù)據(jù)總量為M2xP，成像設(shè)備N輸出的圖像數(shù)據(jù)總量為MnxP，則信息處理設(shè)備輸出的圖像數(shù)據(jù)的總量為(MfM2......+Mn)xP，其中P為最大公約數(shù)。發(fā)送時將成像設(shè)備
I的數(shù)據(jù)拆分成M1個數(shù)據(jù)量為P的數(shù)傳數(shù)據(jù)小包，將成像設(shè)備2的數(shù)據(jù)拆分成M2個數(shù)據(jù)量為P的數(shù)傳數(shù)據(jù)小包，將成像設(shè)備N的數(shù)據(jù)拆分成Mn個數(shù)據(jù)量為P的數(shù)傳數(shù)據(jù)小包。每個小包除包含P個圖像數(shù)據(jù)之外，在數(shù)據(jù)包的前端設(shè)置了工程輔助數(shù)據(jù)。工程輔助數(shù)據(jù)主要包括數(shù)據(jù)包包頭、數(shù)據(jù)包序列控制信息、轉(zhuǎn)發(fā)的參數(shù)、成像參數(shù)、譜段標志、譜段行計數(shù)等信息。這些信息可以標志數(shù)據(jù)包中圖像數(shù)據(jù)的成像譜段，以及各包數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，方便圖像數(shù)據(jù)的恢復。
[0050]整個系統(tǒng)所包含的成像設(shè)備的數(shù)量由各成像設(shè)備在一個行同步信號周期內(nèi)輸出的圖像數(shù)據(jù)的最大值和信息處理器所能接收的圖像數(shù)據(jù)的最大值決定。
[0051]整個系統(tǒng)采用星型的連接方式，各組成設(shè)備使用獨立電源。工作時，通過指令的控制，該系統(tǒng)可工作在多種不同的工作模式下。
[0052]信息處理設(shè)備發(fā)送給各個成像設(shè)備的時鐘是同步時鐘，不是工作時鐘。因此，該時鐘可以是同一個頻率較低的時鐘。各成像設(shè)備使用鎖相環(huán)技術(shù)接收該時鐘，并在該時鐘的控制下，同步各個成像設(shè)備自身的工作時鐘。
[0053]信息處理設(shè)備輸出的編碼后的圖像數(shù)據(jù)中包含該圖像的成像設(shè)備編號，圖像的譜段編號以及圖像的行技術(shù)信息。這些特征信息將用于圖像的恢復和故障的診斷。
[0054]為了抑制系統(tǒng)中各設(shè)備之間的干擾，組成系統(tǒng)的各個設(shè)備均使用自身獨立的電源。這種做法從根本上隔斷了噪聲信號在電源網(wǎng)絡(luò)上的傳導，避免了系統(tǒng)中各設(shè)備之間的相互干擾。
[0055]每個成像設(shè)備的探測器是獲取外部信息的組件，主要分為CXD探測器和紅外探測器。探測器需要在特定的驅(qū)動信號的驅(qū)動下準確工作。探測器的驅(qū)動信號由探測器驅(qū)動單元提供。該單元負責將時序控制單元發(fā)送的驅(qū)動時序進行功率和信號幅值的變化。探測器被驅(qū)動后將外界光信息轉(zhuǎn)換為模擬電信號傳輸給濾波器。濾波器將模擬信號中的噪聲進行濾波，對阻抗進行變化，然后將模擬信號輸送給A/D變換器。A/D變換器在時序控制單元的控制下，對模擬信號進行增益變化和模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)緩存和處理單元。數(shù)據(jù)緩存和處理單元在時序控制單元的控制下將數(shù)據(jù)發(fā)送給信息處理設(shè)備。時序控制單元是整個設(shè)備的核心，負責控制探測器、A/D變換器和數(shù)據(jù)緩存和處理單元的協(xié)調(diào)工作。時序控制單元的工作同步信號、時鐘信號由鎖相環(huán)和同步接收單元提供。同時，該單元也響應遙控遙測單元提供的遙控指令，接受遙控遙測單元的工作狀態(tài)監(jiān)測。
[0056]本發(fā)明的各成像設(shè)備之間互不相關(guān)，和信息處理設(shè)備是多對一的關(guān)系。本發(fā)明使用鎖相環(huán)技術(shù)接收時鐘信號，解決了不同成像設(shè)備不同工作頻率下的同步問題，同時采用分包的方式解決了不同譜段圖像數(shù)據(jù)統(tǒng)一發(fā)送的問題。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備間影響小、拓展能力強、適應范圍廣的特點，可廣泛應用于由CCD和紅外探測器聯(lián)合組成的空間多譜段成像儀的視頻電路系統(tǒng)中。
[0057]本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種空間多譜段成像儀視頻電路系統(tǒng)，其特征在于:包括一個信息處理設(shè)備和N個成像設(shè)備；信息處理設(shè)備包括控制單元、遙控遙測處理單元、數(shù)據(jù)編碼發(fā)送單元、存儲單元以及N個成像信號處理單元，其中成像信號處理單元與成像設(shè)備一一對應； 遙控遙測處理單元接收外部遙控遙測設(shè)備上傳的遙控指令并輸出給控制單元，所述遙控指令為成像設(shè)備參數(shù)設(shè)置指令； 控制單元將接收到的遙控指令進行解碼，并將解碼后的遙控指令以及復位信號、行同步信號和時鐘信號一起輸出給該遙控指令對應的K個成像信號處理單元；所述復位信號、行同步信號和時鐘信號由控制單元根據(jù)預先設(shè)定的工作狀態(tài)產(chǎn)生； K個成像信號處理單元對接收到的控制單元的指令和信號進行校驗后輸出給對應的K個成像設(shè)備； 每個成像設(shè)備接收到成像信號處理單元發(fā)送的復位信號后開始啟動，并根據(jù)遙控指令對自身的參數(shù)進行設(shè)置，參數(shù)設(shè)置完成后每個成像設(shè)備將接收到的對應譜段的光信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號；K個成像設(shè)備根據(jù)接收的行同步信號和時鐘信號，在每一個行周期內(nèi)將得到的數(shù)字圖像信號同步輸出給對應的成像信號處理單元；K個成像信號處理單元將接收到的數(shù)字圖像信號均輸出給控制單元，控制單元將接收的數(shù)字圖像信號暫存在存儲單元中，向外發(fā)送數(shù)字圖像信號時，控制單元從存儲單元中提取K個成像信號處理單元的數(shù)字圖像信號，將其處理成格式統(tǒng)一的圖像數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)編碼發(fā)送單元輸出給外部數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備; 每個成像信號處理單元按照預定的頻率和通信格式從對應的成像設(shè)備中讀取遙測信息，并將該信息發(fā)送給控制單元，控制單元對每個成像設(shè)備的遙測信息進行編碼后通過遙控遙測處理單元輸出給外部遙控遙測設(shè)備，以供外部遙控遙測設(shè)備判斷各成像設(shè)備是否正常工作；0<Κ ( N。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間多譜段成像儀視頻電路系統(tǒng)，其特征在于:所述控制單元將K個成像信號處理單元的數(shù)字圖像信號處理成格式統(tǒng)一的圖像數(shù)據(jù)的實現(xiàn)方式為: (2.1)控制單元提取K個成像信號處理單元輸出的數(shù)字圖像信號的最大公約數(shù)P ; (2.2)控制單元根據(jù)該最大公約數(shù)將每個成像信號處理單元輸出的數(shù)字圖像信號劃分成多個小數(shù)據(jù)包，每個小數(shù)據(jù)包使用相同的格式進行編碼，均含有P個圖像數(shù)據(jù)以及工程輔助數(shù)據(jù)； 其中工程輔助數(shù)據(jù)位于每個小數(shù)據(jù)包的前端，工程輔助數(shù)據(jù)中標注了數(shù)據(jù)包包頭、數(shù)據(jù)包序列控制信息、其他設(shè)備的工作參數(shù)、本設(shè)備的成像參數(shù)、譜段編號和譜段行計數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間多譜段成像儀視頻電路系統(tǒng)，其特征在于:所述每個成像信號處理單元均包括數(shù)據(jù)接收和緩存模塊、遙控和遙測信號處理模塊、時鐘和同步信號處理模塊； 時鐘和同步信號處理模塊接收控制單元發(fā)送的時鐘信號和行同步信號，并將接收的時鐘信號和行同步信號發(fā)送給對應的成像設(shè)備； 遙控和遙測信號處理模塊對控制單元發(fā)送的遙控指令進行鎖存，然后在行同步信號的同步下，將該遙控指令按照規(guī)定的通信格式發(fā)送給對應的成像設(shè)備；遙控和遙測信號處理模塊按照預定的頻率和通信格式從對應的成像設(shè)備中讀取遙測信息，然后將該信息發(fā)送給控制單兀； 數(shù)據(jù)接收和緩存模塊接收對應的成像設(shè)備輸出的數(shù)字圖像信號，并將其發(fā)送給控制單J Li ο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種空間多譜段成像儀視頻電路系統(tǒng)，其特征在于:所述時鐘信號由控制單元的工作主時鐘分頻得到，同步信號由時鐘信號計數(shù)產(chǎn)生。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間多譜段成像儀視頻電路系統(tǒng)，其特征在于:所述控制單元通過遙控遙測處理單元接收外部遙控遙測設(shè)備上傳的遙控指令還包括行同步周期調(diào)整指令，控制單元對該行同步周期調(diào)整指令解碼后通過各個成像信號處理單元輸出給對應的成像設(shè)備，以更新各成像設(shè)備的行同步信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間多譜段成像儀視頻電路系統(tǒng)，其特征在于:所述每個成像設(shè)備均包括探測器、濾波器、A/D變換器、數(shù)據(jù)緩存和處理單元、時序控制單元、遙控遙測單元、探測器驅(qū)動單元以及鎖相環(huán)和同步接收單元； 探測器驅(qū)動單元在時序控制單元的控制下為探測器提供驅(qū)動信號，探測器在該驅(qū)動信號的作用下將外界光信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號傳輸給濾波器；濾波器將模擬信號中的噪聲進行濾波和阻抗變化，然后將得到的模擬信號輸送給A/D變換器;A/D變換器在時序控制單元的控制下，對模擬信號進行增益變化和模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)緩存和處理單元；數(shù)據(jù)緩存和處理單元在時序控制單元的控制下將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給信息處理設(shè)備；遙控遙測單元為時序控制單元提供遙控指令，時序控制單元響應遙控遙測單元提供的遙控指令，接受遙控遙測單元的工作狀態(tài)監(jiān)測；鎖相環(huán)和同步接收單元為時序控制單元提供行同步信號和時鐘信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種空間多譜段成像儀視頻電路系統(tǒng)，其特征在于:所述成像設(shè)備為使用CCD線陣探測器和相關(guān)雙采樣技術(shù)的可見光成像設(shè)備或使用紅外線陣探測器和過采樣技術(shù)的紅外成像設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間多譜段成像儀視頻電路系統(tǒng)，其特征在于:所述信息處理設(shè)備和N個成像設(shè)備分別通過獨立電源供電。
【文檔編號】H04N5/232GK104378548SQ201410602670
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】榮鵬, 王棟, 程甘霖, 黃競, 趙建偉, 馬飛, 成桂梅, 王鑫, 郭宇坤, 閆靜純, 倪建軍 申請人:北京空間機電研究所