專利名稱：多通道高速行頻可變線陣ccd圖像數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空航天CXD相機(jī)圖像數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，尤其涉及一種多通道高速行頻可變線陣CCD圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?br> 背景技術(shù)：
在高分辨率航空航天遙感應(yīng)用中，隨著線陣CCD相機(jī)的視場和分辨率指標(biāo)不斷提高，所采用的CCD輸出路數(shù)、拼接片數(shù)和單端ロ讀出速率也在不斷提高，從而導(dǎo)致數(shù)字化后 的圖像數(shù)據(jù)量呈指數(shù)増加，加之CCD相機(jī)在軌工作行頻實(shí)時(shí)變化，導(dǎo)致圖像數(shù)據(jù)傳輸十分困難。現(xiàn)有的基于LVDS和Camera Link圖像數(shù)據(jù)傳輸方式不具備高速(數(shù)傳并行時(shí)鐘超過85MHz)傳輸能力，而采用多路LVDS和Camera Link傳輸導(dǎo)致系統(tǒng)傳輸電纜增多，體積龐大；采用目前適于高速應(yīng)用的光纖傳輸方式價(jià)格昂貴且容易導(dǎo)致傳輸系統(tǒng)模塊增多，體積龐大，増加CCD相機(jī)負(fù)荷?，F(xiàn)今多數(shù)航空航天遙感線陣C⑶輸出的模擬視頻信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的圖像數(shù)據(jù)位數(shù)高于8而低于16，且圖像數(shù)據(jù)以行為單位實(shí)時(shí)輸出的，每行包括有效像素和消隱像素。有效像素包括圖像數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)，消隱像素為無效像素，相機(jī)在軌工作時(shí)為了進(jìn)行異速匹配消隱像素?cái)?shù)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整，導(dǎo)致各通道CXD行頻實(shí)時(shí)變化，且具有隨機(jī)性。通常采用間歇式傳輸?shù)霓k法即先將A/D并行輸出的圖像數(shù)據(jù)緩存到高速緩存器SDRAM中，緩存若干行后讀取SDRAM數(shù)據(jù)并通過LVDS或Camera Link進(jìn)行傳輸。由于SDRAM在讀寫操作時(shí)還需預(yù)沖、激活及定時(shí)刷新等操作増加了讀寫開銷，同時(shí)為了保證緩存實(shí)時(shí)性需要采用RAM作為輔助緩存。在行頻可變的線陣CCD應(yīng)用中，需進(jìn)ー步來處理可變的行中斷事件，提高SDRAM的讀寫時(shí)鐘頻率，不僅增加了系統(tǒng)復(fù)雜性和功耗，而且對(duì)電磁兼容性設(shè)計(jì)也提出了苛刻的要求；在高速(數(shù)傳并行時(shí)鐘超過85MHz)情況下進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)緩存和位數(shù)的轉(zhuǎn)換也是個(gè)難題，且容易導(dǎo)致圖像數(shù)據(jù)的丟失。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了ー種為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種多通道高速(數(shù)傳并行時(shí)鐘超過85MHz)行頻可變線陣CCD相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒āａ槍?duì)航空航天遙感線陣CXD輸出特點(diǎn)，把各通道CXD圖像行信號(hào)看作Ibit數(shù)據(jù)，與圖像數(shù)據(jù)合井。然后采用時(shí)鐘倍頻關(guān)系策略將多通道并行圖像數(shù)據(jù)融合為I通道并數(shù)據(jù)輸入到高速串化器TLK2711中，高速串化器TLK2711進(jìn)行串化后通過同軸線纜傳輸。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下多通道高速行頻可變線陣CXD圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，該方法包括如下步驟步驟ー根據(jù)CXD傳輸?shù)耐ǖ罃?shù)、像元轉(zhuǎn)移時(shí)鐘和TLK2711傳輸路數(shù)，發(fā)送FPGA處理器中的數(shù)字鎖相環(huán)時(shí)鐘管理単元建立像元轉(zhuǎn)移時(shí)鐘與TLK2711傳輸時(shí)鐘頻率關(guān)系；步驟ニ TLK2711串化器和TLK2711解串器建立可靠、穩(wěn)定的發(fā)送和接收傳輸鏈路；步驟三傳輸鏈路穩(wěn)定后，發(fā)送FPGA處理器中的多通道圖像數(shù)據(jù)融合發(fā)送和行信號(hào)與圖像數(shù)據(jù)融合發(fā)送單元開始將多通道數(shù)據(jù)融合為I路數(shù)據(jù)傳輸?shù)絋LK2711串化器，TLK2711串化器將其數(shù)據(jù)編碼，并將編碼后的串行數(shù)據(jù)通過同軸線纜傳輸?shù)絋LK2711解串器中，TLK2711解串器接收到數(shù)據(jù)，并解串化后變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)，然后由TLK2711解串器發(fā)送至接收FPGA處理器中。本發(fā)明的有益效果是1、多路高速行頻可變線陣CXD相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ㄊ嵌嗤ǖ缊D像數(shù)據(jù)融合為I路數(shù)據(jù)，通過TLK2711串化為串行數(shù)據(jù)通過ー對(duì)50Q同軸線纜傳輸。大大縮減了航天航空遙感相機(jī)數(shù)傳系統(tǒng)的線纜。2、多路高速行頻可變線陣CCD相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ń鉀Q了對(duì)于像元轉(zhuǎn)移 時(shí)鐘頻率較高的常用航空航天遙感相機(jī)數(shù)傳難以實(shí)現(xiàn)的問題，將數(shù)傳系統(tǒng)的傳輸速率提高到了 G級(jí)bps的速率上，而且操作起來十分簡單。3、多路高速行頻可變線陣CCD相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ㄖ袑⑿行盘?hào)和圖像數(shù)據(jù)融合一起發(fā)送，解決了航空航天遙感相機(jī)中由于行頻可變導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸復(fù)雜的問題。4、在TLK2711發(fā)送圖像前發(fā)明了建立鏈路傳輸?shù)膯?dòng)和建立穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)鏈路提高了圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?、多路高速行頻可變線陣CCD相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒梢愿鶕?jù)像元轉(zhuǎn)移時(shí)鐘和CCD傳輸通道數(shù)可以確定傳輸方式，并給出了具體傳輸相位關(guān)系和頻率換算公式。


圖1本發(fā)明高速行頻可變線陣CXD單通道圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)簡化圖。圖2本發(fā)明單通道數(shù)據(jù)傳輸關(guān)系時(shí)序圖。圖3 CXD傳輸通道數(shù)大于2時(shí)多通道CXD數(shù)據(jù)融合策略一。圖4 CXD傳輸通道數(shù)大于2時(shí)多通道CXD數(shù)據(jù)融合策略ニ。圖5 CXD傳輸通道數(shù)大于2時(shí)多通道CXD數(shù)據(jù)融合策略三。圖6多路高速行頻可變線陣CCD圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖7建立鏈路傳輸?shù)膯?dòng)流程圖。圖8自校數(shù)據(jù)建立時(shí)序圖。圖9建立穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)鏈路流程圖。圖10 TLK2711數(shù)據(jù)總線各比特傳輸信號(hào)。圖11多通道CXD數(shù)據(jù)融合發(fā)送狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步詳細(xì)說明。如圖1所示，I通道線陣CXD圖像數(shù)據(jù)是以行為單位輸出的，每行由有效像素和無效像素組成，有效像素?cái)?shù)是固定不變的，有效像素對(duì)應(yīng)的Line信號(hào)為“I”。無效像素?cái)?shù)由于相機(jī)在軌工作為了進(jìn)行異速匹配需要實(shí)時(shí)調(diào)整，無效像素?cái)?shù)對(duì)應(yīng)的Line信號(hào)為“O”。有效像素和無效像素的像元移轉(zhuǎn)移時(shí)鐘C的頻率も始終是相同的，當(dāng)無效像素?cái)?shù)變化導(dǎo)致Line的頻率F發(fā)生變化。設(shè)圖像數(shù)據(jù)為k bit，8<k< 14，將I bit的Line信號(hào)看作為像素?cái)?shù)據(jù)，這樣圖像數(shù)據(jù)變?yōu)?k+l)bit，將(k+l)bit并行數(shù)據(jù)輸入到串化器TLK2711輸入數(shù)據(jù)總線低k+1位。這樣圖像數(shù)據(jù)不經(jīng)緩存直接輸入到串化器TLK2711中，且行頻的變化只是使16bit的數(shù)據(jù)總線的某位的“1 ”和“0”變化，不影響數(shù)據(jù)傳輸也不需要對(duì)Line信號(hào)進(jìn)行專門的判斷處理等。對(duì)于串化器TLK2711的并行傳輸時(shí)鐘TXCLK的頻率f2與像元轉(zhuǎn)移時(shí)鐘頻率も的關(guān)系為 f2=ndmlxn(I)其中Iuannel為傳輸CXD通道數(shù)。當(dāng)Hchannel=I時(shí)，由于TLK2711的并行時(shí)鐘頻率85MHz彡f2彡135 MHz, Mも的頻率遠(yuǎn)低于85MHz，傳輸時(shí)采用多次采樣策略，設(shè)每個(gè)圖像像素采樣次數(shù)為m，則m滿足下列公式

權(quán)利要求
1.多通道高速行頻可變線陣CXD圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，該方法包括如下步驟步驟一根據(jù)CXD傳輸?shù)耐ǖ罃?shù)、像元轉(zhuǎn)移時(shí)鐘和TLK2711傳輸路數(shù)，發(fā)送FPGA處理器中的數(shù)字鎖相環(huán)時(shí)鐘管理單元建立像元轉(zhuǎn)移時(shí)鐘與TLK2711傳輸時(shí)鐘頻率關(guān)系；步驟二 TLK2711串化器和TLK2711解串器建立發(fā)送和接收傳輸鏈路；步驟三傳輸鏈路穩(wěn)定后，發(fā)送FPGA處理器中的多通道圖像數(shù)據(jù)融合發(fā)送和行信號(hào)與圖像數(shù)據(jù)融合發(fā)送單元開始將多通道數(shù)據(jù)融合為I路數(shù)據(jù)傳輸?shù)絋LK2711串化器， TLK2711串化器將其數(shù)據(jù)編碼，并將編碼后的串行數(shù)據(jù)通過同軸線纜傳輸?shù)絋LK2711解串器中，TLK2711解串器接收到數(shù)據(jù)，并解串化后變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)，然后由TLK2711解串器發(fā)送至接收FPGA處理器中。
2.如權(quán)利要求1所述的多通道高速行頻可變線陣CCD圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述步驟二包括如下步驟首先，建立鏈路傳輸?shù)膯?dòng)，定義TLK2711數(shù)據(jù)總線最高位為Start，根據(jù)數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)膋碼和d碼選擇控制信號(hào)，啟動(dòng)傳輸鏈路；其次，建立穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)鏈路，通過傳輸自校數(shù)據(jù)來建立穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)鏈路，根據(jù)CCD數(shù)據(jù)行信號(hào)和像元轉(zhuǎn)移時(shí)鐘建立自校數(shù)據(jù)，傳輸自校數(shù)據(jù)采用單通道傳輸關(guān)系。
3.如權(quán)利要求1所述的多通道高速行頻可變線陣CCD圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于， 所述步驟三包括如下步驟首先，計(jì)算TLK2711頻率和像元轉(zhuǎn)移時(shí)鐘頻率關(guān)系，確定融合策略，然后根據(jù)融合策略進(jìn)行發(fā)送多通道CCD數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的多通道高速行頻可變線陣CCD圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于， 所述同軸線纜為50歐姆。
全文摘要
多通道高速行頻可變線陣CCD圖像數(shù)據(jù)傳輸方法涉及航天航空CCD相機(jī)圖像數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，包括如下步驟根據(jù)CCD傳輸?shù)耐ǖ罃?shù)、像元轉(zhuǎn)移時(shí)鐘和TLK2711傳輸路數(shù)，數(shù)字鎖相環(huán)時(shí)鐘管理單元建立像元轉(zhuǎn)移時(shí)鐘與TLK2711傳輸時(shí)鐘頻率關(guān)系；TLK2711建立可靠、穩(wěn)定的發(fā)送和接收傳輸鏈路；傳輸鏈路穩(wěn)定后，多通道圖像數(shù)據(jù)融合發(fā)送和行信號(hào)與圖像數(shù)據(jù)融合發(fā)送單元開始將多通道數(shù)據(jù)融合為1路數(shù)據(jù)傳輸?shù)絋LK2711器，由TLK2711解串器發(fā)送至接收FPGA處理器中。多路高速行頻可變線陣CCD相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ㄊ嵌嗤ǖ缊D像數(shù)據(jù)融合為1路數(shù)據(jù)，大大縮減了航天航空遙感相機(jī)數(shù)傳系統(tǒng)的線纜。
文檔編號(hào)H04N5/372GK103024306SQ201210562788
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者李進(jìn), 金龍旭, 李國寧, 武奕楠, 張宇, 王文華, 張寧 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所