專利名稱：多通道高速行頻可變線陣ccd圖像數據傳輸方法
技術領域：
本發(fā)明涉及航空航天CXD相機圖像數據傳輸領域，尤其涉及一種多通道高速行頻可變線陣CCD圖像數據傳輸的方法。
背景技術：
在高分辨率航空航天遙感應用中，隨著線陣CCD相機的視場和分辨率指標不斷提高，所采用的CCD輸出路數、拼接片數和單端ロ讀出速率也在不斷提高，從而導致數字化后 的圖像數據量呈指數増加，加之CCD相機在軌工作行頻實時變化，導致圖像數據傳輸十分困難?，F有的基于LVDS和Camera Link圖像數據傳輸方式不具備高速(數傳并行時鐘超過85MHz)傳輸能力，而采用多路LVDS和Camera Link傳輸導致系統(tǒng)傳輸電纜增多，體積龐大；采用目前適于高速應用的光纖傳輸方式價格昂貴且容易導致傳輸系統(tǒng)模塊增多，體積龐大，増加CCD相機負荷。現今多數航空航天遙感線陣C⑶輸出的模擬視頻信號經A/D轉換后的圖像數據位數高于8而低于16，且圖像數據以行為單位實時輸出的，每行包括有效像素和消隱像素。有效像素包括圖像數據和輔助數據，消隱像素為無效像素，相機在軌工作時為了進行異速匹配消隱像素數需要進行實時的調整，導致各通道CXD行頻實時變化，且具有隨機性。通常采用間歇式傳輸的辦法即先將A/D并行輸出的圖像數據緩存到高速緩存器SDRAM中，緩存若干行后讀取SDRAM數據并通過LVDS或Camera Link進行傳輸。由于SDRAM在讀寫操作時還需預沖、激活及定時刷新等操作増加了讀寫開銷，同時為了保證緩存實時性需要采用RAM作為輔助緩存。在行頻可變的線陣CCD應用中，需進ー步來處理可變的行中斷事件，提高SDRAM的讀寫時鐘頻率，不僅增加了系統(tǒng)復雜性和功耗，而且對電磁兼容性設計也提出了苛刻的要求；在高速(數傳并行時鐘超過85MHz)情況下進行圖像數據緩存和位數的轉換也是個難題，且容易導致圖像數據的丟失。
發(fā)明內容
為了解決現有技術中存在的問題，本發(fā)明提供了ー種為了解決現有技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種多通道高速(數傳并行時鐘超過85MHz)行頻可變線陣CCD相機的圖像數據傳輸的方法。針對航空航天遙感線陣CXD輸出特點，把各通道CXD圖像行信號看作Ibit數據，與圖像數據合井。然后采用時鐘倍頻關系策略將多通道并行圖像數據融合為I通道并數據輸入到高速串化器TLK2711中，高速串化器TLK2711進行串化后通過同軸線纜傳輸。本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案如下多通道高速行頻可變線陣CXD圖像數據傳輸方法，該方法包括如下步驟步驟ー根據CXD傳輸的通道數、像元轉移時鐘和TLK2711傳輸路數，發(fā)送FPGA處理器中的數字鎖相環(huán)時鐘管理単元建立像元轉移時鐘與TLK2711傳輸時鐘頻率關系；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據融合發(fā)送和行信號與圖像數據融合發(fā)送單元開始將多通道數據融合為I路數據傳輸到TLK2711串化器，TLK2711串化器將其數據編碼，并將編碼后的串行數據通過同軸線纜傳輸到TLK2711解串器中，TLK2711解串器接收到數據，并解串化后變?yōu)椴⑿袛祿?，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相機的圖像數據傳輸的方法是多通道圖像數據融合為I路數據，通過TLK2711串化為串行數據通過ー對50Q同軸線纜傳輸。大大縮減了航天航空遙感相機數傳系統(tǒng)的線纜。2、多路高速行頻可變線陣CCD相機的圖像數據傳輸的方法解決了對于像元轉移 時鐘頻率較高的常用航空航天遙感相機數傳難以實現的問題，將數傳系統(tǒng)的傳輸速率提高到了 G級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相機的圖像數據傳輸的方法中將行信號和圖像數據融合一起發(fā)送，解決了航空航天遙感相機中由于行頻可變導致數據傳輸復雜的問題。4、在TLK2711發(fā)送圖像前發(fā)明了建立鏈路傳輸的啟動和建立穩(wěn)定傳輸數據鏈路提高了圖像數據傳輸的可靠性。5、多路高速行頻可變線陣CCD相機的圖像數據傳輸的方法可以根據像元轉移時鐘和CCD傳輸通道數可以確定傳輸方式，并給出了具體傳輸相位關系和頻率換算公式。
圖1本發(fā)明高速行頻可變線陣CXD單通道圖像數據傳輸系統(tǒng)簡化圖。圖2本發(fā)明單通道數據傳輸關系時序圖。圖3 CXD傳輸通道數大于2時多通道CXD數據融合策略一。圖4 CXD傳輸通道數大于2時多通道CXD數據融合策略ニ。圖5 CXD傳輸通道數大于2時多通道CXD數據融合策略三。圖6多路高速行頻可變線陣CCD圖像數據傳輸系統(tǒng)結構圖。圖7建立鏈路傳輸的啟動流程圖。圖8自校數據建立時序圖。圖9建立穩(wěn)定傳輸數據鏈路流程圖。圖10 TLK2711數據總線各比特傳輸信號。圖11多通道CXD數據融合發(fā)送狀態(tài)轉移圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進ー步詳細說明。如圖1所示，I通道線陣CXD圖像數據是以行為單位輸出的，每行由有效像素和無效像素組成，有效像素數是固定不變的，有效像素對應的Line信號為“I”。無效像素數由于相機在軌工作為了進行異速匹配需要實時調整，無效像素數對應的Line信號為“O”。有效像素和無效像素的像元移轉移時鐘C的頻率も始終是相同的，當無效像素數變化導致Line的頻率F發(fā)生變化。設圖像數據為k bit，8<k< 14，將I bit的Line信號看作為像素數據，這樣圖像數據變?yōu)?k+l)bit，將(k+l)bit并行數據輸入到串化器TLK2711輸入數據總線低k+1位。這樣圖像數據不經緩存直接輸入到串化器TLK2711中，且行頻的變化只是使16bit的數據總線的某位的“1 ”和“0”變化，不影響數據傳輸也不需要對Line信號進行專門的判斷處理等。對于串化器TLK2711的并行傳輸時鐘TXCLK的頻率f2與像元轉移時鐘頻率も的關系為 f2=ndmlxn(I)其中Iuannel為傳輸CXD通道數。當Hchannel=I時，由于TLK2711的并行時鐘頻率85MHz彡f2彡135 MHz, Mも的頻率遠低于85MHz，傳輸時采用多次采樣策略，設每個圖像像素采樣次數為m，則m滿足下列公式
權利要求
1.多通道高速行頻可變線陣CXD圖像數據傳輸方法，其特征在于，該方法包括如下步驟步驟一根據CXD傳輸的通道數、像元轉移時鐘和TLK2711傳輸路數，發(fā)送FPGA處理器中的數字鎖相環(huán)時鐘管理單元建立像元轉移時鐘與TLK2711傳輸時鐘頻率關系；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據融合發(fā)送和行信號與圖像數據融合發(fā)送單元開始將多通道數據融合為I路數據傳輸到TLK2711串化器， TLK2711串化器將其數據編碼，并將編碼后的串行數據通過同軸線纜傳輸到TLK2711解串器中，TLK2711解串器接收到數據，并解串化后變?yōu)椴⑿袛祿缓笥蒚LK2711解串器發(fā)送至接收FPGA處理器中。
2.如權利要求1所述的多通道高速行頻可變線陣CCD圖像數據傳輸方法，其特征在于，所述步驟二包括如下步驟首先，建立鏈路傳輸的啟動，定義TLK2711數據總線最高位為Start，根據數據總線傳輸的k碼和d碼選擇控制信號，啟動傳輸鏈路；其次，建立穩(wěn)定傳輸數據鏈路，通過傳輸自校數據來建立穩(wěn)定傳輸數據鏈路，根據CCD數據行信號和像元轉移時鐘建立自校數據，傳輸自校數據采用單通道傳輸關系。
3.如權利要求1所述的多通道高速行頻可變線陣CCD圖像數據傳輸方法，其特征在于， 所述步驟三包括如下步驟首先，計算TLK2711頻率和像元轉移時鐘頻率關系，確定融合策略，然后根據融合策略進行發(fā)送多通道CCD數據。
4.如權利要求1所述的多通道高速行頻可變線陣CCD圖像數據傳輸方法，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圖像數據傳輸方法涉及航天航空CCD相機圖像數據傳輸領域，包括如下步驟根據CCD傳輸的通道數、像元轉移時鐘和TLK2711傳輸路數，數字鎖相環(huán)時鐘管理單元建立像元轉移時鐘與TLK2711傳輸時鐘頻率關系；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，多通道圖像數據融合發(fā)送和行信號與圖像數據融合發(fā)送單元開始將多通道數據融合為1路數據傳輸到TLK2711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相機的圖像數據傳輸的方法是多通道圖像數據融合為1路數據，大大縮減了航天航空遙感相機數傳系統(tǒng)的線纜。
文檔編號H04N5/372GK103024306SQ201210562788
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權日2012年12月21日
發(fā)明者李進, 金龍旭, 李國寧, 武奕楠, 張宇, 王文華, 張寧 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所