一种星载高分辨成像数据传输与采集系统技术方案

本发明专利技术涉及一种星载高分辨成像数据传输与采集系统，包括数据源、数据协议转换板及数据采集存储设备；数据源包括输出接口连接器及采用TLK2711发送芯片作为输出接口的星载高分辨成像设备；数据协议转换板包括输入接口连接器及转换电路；数据采集存储设备包括存储计算机及与输出接口一一对应的Camera‑Link转PCI‑e图像采集卡；其中数据传输协议转换板完成TLK2711数据传输接口向Camera‑Link图像数据传输接口的转换，数据源通过数据传输协议转换板与数据采集存储设备连接。本发明专利技术解决了普通图像采集与存储系统的吞吐量严重不足，不能满足高分辨图像的实时数据采集和存储的问题。

A spaceborne high-resolution imaging data transmission and acquisition system

The invention relates to a satellite borne high-resolution imaging data transmission and acquisition system, including a data source, a data protocol conversion board and a data acquisition and storage device. The data source includes an output interface connector and a satellite borne high-resolution imaging device using a TLK2711 transmission chip as an output interface. The data acquisition and storage device includes the storage computer and the Camera Link PCI e image acquisition card corresponding to the output interface, in which the data transfer protocol conversion board completes the transfer of the TLK2711 data transmission interface to the Camera data transmission interface of the Link image, and the data source is converted through the data transfer protocol. The board is connected to the data acquisition and storage device. The invention solves the problem that the throughput of the common image acquisition and storage system is seriously insufficient and can not satisfy the real-time data acquisition and storage of the high-resolution image.

【技术实现步骤摘要】
一种星载高分辨成像数据传输与采集系统
本专利技术属于一种高分辨干涉型成像光谱仪图像数据传输与采集地面验证系统，涉及高速数据传输与采集领域。
技术介绍
随着我国空间遥感技术的发展，卫星遥感越来越呈现出高时间分辨率、高空间分辨率和高光谱分辨率的发展趋势，载荷数据类型越来越多样化，数据量越来越大，导致数据率、带宽越来越高。数据传输也从传统采用多路LVDS并行传输接口逐渐过渡为更高带宽、更高可靠性接口。比如近年来高速串行/解串收发器TLK2711在星载高速、大数据量载荷数据传输中的应用，其单路传输速率高达2.7Gbps，同时TLK2711采用自同步通信方式，利用时钟和数据恢复技术代替同步传输数据和时钟，有效解决了信号和时钟偏移问题；此外，采用了串行通信技术使得设备及电缆布线更为简单，系统抗干扰能力更强。星载高分辨成像设备在地面验证阶段要求具备高效、实时的图像采集与存储系统，普通图像采集与存储系统的吞吐量严重不足，不能满足高分辨图像的实时数据采集和存储。若不能很好的解决高分辨、高带宽数据传输、采集、存储等问题，会严重影响其在地面验证阶段的充分性与可信性，进而无法保证载荷在太空运行的可靠性与稳定性，甚至会阻碍到高分辨成像技术的发展。因此设计一种用于对星载高速TLK2711数据接口的传输、采集与存储的地面应用系统显得尤为重要，可以为星载高分辨成像技术提供有力的技术支持。
技术实现思路
为解决普通图像采集与存储系统的吞吐量严重不足，不能满足高分辨图像的实时数据采集和存储的问题，本专利技术提供一种星载高分辨成像数据传输与采集系统，为星载高速串行总线TLK2711接口数据实时存储在计算机上提供了一种新的技术途径和方法。本专利技术的技术解决方案是：一种星载高分辨成像数据传输与采集系统，其特征在于：包括数据源、数据协议转换板及数据采集存储设备；所述数据源包括输出接口连接器及采用TLK2711发送芯片作为输出接口的星载高分辨成像设备；所述数据协议转换板包括输入接口连接器及转换电路；所述数据采集存储设备包括存储计算机及与输出接口一一对应的Camera-Link转PCI-e图像采集卡；所述转换电路包括数据串行输入单元、FPGA单元及数据输出单元；所述数据串行输入单元包括与输出接口一一对应的TLK2711接收芯片；所述FPGA单元包括与输出接口一一对应的处理单元，所述处理单元包括输入逻辑单元、FIFO及输出逻辑单元；所述数据输出单元包括与输出接口一一对应的Camera-Link发送芯片及Camera-Link接口；所述TLK2711发送芯片依次通过输出接口连接器、输入接口连接器与TLK2711接收芯片的输入端连接；所述输入逻辑单元的输入端与TLK2711接收芯片的输出端连接，将传输的数据转化为以像素为单元的数据形式；所述FIFO的输入端与输入逻辑单元的输出端连接，按像素进行数据缓存；所述输出逻辑单元的输入端与FIFO的输出端连接，所述输出逻辑单元的输出端与Camera-Link发送芯片的输入端连接，所述输出逻辑单元将像素按照实际图像的大小和量化位数，产生行同步、帧同步、数据有效信号及数据并按Camera-Link数据传输协议发送给Camera-Link发送芯片；所述Camera-Link发送芯片通过Camera-Link接口与Camera-Link转PCI-e图像采集卡的输入端连接；所述存储计算机包括PCI-e接口、桥接器、计算机内存、处理单元和磁盘阵列；所述PCI-e接口的输入端与Camera-Link转PCI-e图像采集卡的输出端连接，所述PCI-e接口的输出端通过桥接器与计算机内存的输入端连接，所述计算机内存的输出端与磁盘阵列连接，所述处理单元与磁盘阵列连接，用于数据存储控制。进一步地，所述输入接口连接器、输出接口连接器均为MKHS连接器。进一步地，所述FPGA的型号为XC4VSX55-10FF1148I。进一步地，所述Camera-Link发送芯片采用DS90CR287芯片。进一步地，Camera-Link接口为MDR26标准接口。进一步地，所述的星载高分辨成像数据传输与采集系统，还包括控制输入单元及其连接器，所述控制输入单元的输出端与输出逻辑单元的输入端连接，所述控制输入单元的输入端与连接器的输出端连接，所述连接器的输入端与存储计算机的输出端连接。即所述的连接器也是一种对外连接器，控制输入单元的输入端通过连接器与存储计算机连接。本专利技术与现有技术相比，有益效果是：1)本专利技术充分利用了高速串行TLK2711接口和高速并行Camera-Link接口各自的优势，实现了将星载TLK2711数据传输接口数据实时、可靠的传输、采集存储至计算机，解决了高速数据传输采集的实际问题，为星载高分辨成像开展地面阶段数据传输、采集提供了一种新的技术手段。2)本专利技术系统合理、可靠，能够完成高达3.1Gbps带宽的高速实时数据传输，其误码率优于10-15。3)本专利技术实时性好、误码率低、简单方便、工作性能稳定等诸多优点。该系统具有广泛的应用前景，还可以用在如：高分辨成像光谱仪、立体测绘相机、大带宽可见光相机、短波红外相机等诸多成像设备中。附图说明图1为本专利技术实施例星载高分辨成像数据传输与采集系统连接示意图。图2为本专利技术实施例数据协议转换板的组成结构图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。如图1-2所示，本专利技术主要包括3部分，分别是数据源、数据协议转换板、数据采集存储组成。在具体实施案例中，高速数据源就是指星载高分辨成像设备；数据协议转换板包括现场可编程阵列(FieldProgrammableGateArray，FPGA)单元、FLASH存储单元、数据串行输入单元、数据输出单元、控制单元、供配电单元组成，该板主要利用TLK2711接收芯片完成高速差分串行数据解串，并将数据重新编排为源端图像数据格式后采用Camera-Link接口向数据采集存储设备发送数据；数据采集存储设备包括专用Camera-Link转PCI-e图像采集卡和存储计算机，其完成将Camera-Link接口图像数据转换为计算机PCI-e接口，计算机通过PCI-e接口获取图像数据并进行存储、显示等操作。(1)数据源数据源指产生并发送本系统工作过程中的数据码流。具体地星载高分辨成像设备采用2路TLK2711传输图像数据，2片TLK2711发送芯片分别负责传输一幅图像的左右视场，成像设备分辨率256(H)×1024(V)，每路传输图像256(H)×512(V)像素，每像素量化位数12bit，每4个连续像素组成3个16bit位宽的数据组(TLK2711每个clk可以并行传输16bit数据)，帧频1000fps。因此总带宽约3.1Gbps。输出连接器采用AirBorn公司生产的MKHS连接器，传输线缆采用高速屏蔽双绞线。(2)数据传输协议转换板数据传输协议转换板完成TLK2711数据传输接口向Camera-Link图像数据传输接口的转换，包括输入接口连接器及转换电路，输入接口连接器采用AirBorn公司生产的MKHS连接器，与星载高分辨成像设备接口相连；转换电路主要包括FPGA单元、数据串行输入单元、数据输出单元及控制单元等组成。数据串行输入单元使用了2片TLK2711接收芯片，单片工作时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种星载高分辨成像数据传输与采集系统，其特征在于：包括数据源、数据协议转换板及数据采集存储设备；所述数据源包括输出接口连接器及采用TLK2711发送芯片作为输出接口的星载高分辨成像设备；所述数据协议转换板包括输入接口连接器及转换电路；所述数据采集存储设备包括存储计算机及与输出接口一一对应的Camera‑Link转PCI‑e图像采集卡；所述转换电路包括数据串行输入单元、FPGA单元及数据输出单元；所述数据串行输入单元包括与输出接口一一对应的TLK2711接收芯片；所述FPGA单元包括与输出接口一一对应的处理单元，所述处理单元包括输入逻辑单元、FIFO及输出逻辑单元；所述数据输出单元包括与输出接口一一对应的Camera‑Link发送芯片及Camera‑Link接口；所述TLK2711发送芯片依次通过输出接口连接器、输入接口连接器与TLK2711接收芯片的输入端连接；所述输入逻辑单元的输入端与TLK2711接收芯片的输出端连接，将传输的数据转化为以像素为单元的数据形式；所述FIFO的输入端与输入逻辑单元的输出端连接，按像素进行数据缓存；所述输出逻辑单元的输入端与FIFO的输出端连接，所述输出逻辑单元的输出端与Camera‑Link发送芯片的输入端连接，所述输出逻辑单元将像素按照实际图像的大小和量化位数，产生行同步、帧同步、数据有效信号及数据并按Camera‑Link数据传输协议发送给Camera‑Link发送芯片；所述Camera‑Link发送芯片通过Camera‑Link接口与Camera‑Link转PCI‑e图像采集卡的输入端连接；所述存储计算机包括PCI‑e接口、桥接器、计算机内存、处理单元和磁盘阵列；所述PCI‑e接口的输入端与Camera‑Link转PCI‑e图像采集卡的输出端连接，所述PCI‑e接口的输出端通过桥接器与计算机内存的输入端连接，所述计算机内存的输出端与磁盘阵列连接，所述处理单元与磁盘阵列连接，用于数据存储控制。...

【技术特征摘要】
2018.03.07 CN 20181018652571.一种星载高分辨成像数据传输与采集系统，其特征在于：包括数据源、数据协议转换板及数据采集存储设备；所述数据源包括输出接口连接器及采用TLK2711发送芯片作为输出接口的星载高分辨成像设备；所述数据协议转换板包括输入接口连接器及转换电路；所述数据采集存储设备包括存储计算机及与输出接口一一对应的Camera-Link转PCI-e图像采集卡；所述转换电路包括数据串行输入单元、FPGA单元及数据输出单元；所述数据串行输入单元包括与输出接口一一对应的TLK2711接收芯片；所述FPGA单元包括与输出接口一一对应的处理单元，所述处理单元包括输入逻辑单元、FIFO及输出逻辑单元；所述数据输出单元包括与输出接口一一对应的Camera-Link发送芯片及Camera-Link接口；所述TLK2711发送芯片依次通过输出接口连接器、输入接口连接器与TLK2711接收芯片的输入端连接；所述输入逻辑单元的输入端与TLK2711接收芯片的输出端连接，将传输的数据转化为以像素为单元的数据形式；所述FIFO的输入端与输入逻辑单元的输出端连接，按像素进行数据缓存；所述输出逻辑单元的输入端与FIFO的输出端连接，所述输出逻辑单元的输出端与Camera-Link发送芯片的输入端连接，所述输出逻辑单元将像素按照实际图像的大小和量化位数，产生行同步、帧同步、数据有效信号及数据并按Camera-Link数据传输协议发送给Camera...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫鹏，刘永征，刘强，孔亮，温志刚，刘文龙，魏文鹏，刘学斌，张昕，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61