一种星载超高速图像压缩系统技术方案

本发明专利技术公开了一种星载超高速图像压缩系统，其中，图像压缩单元用于接收若干外部载荷相机输出载荷图像，载荷图像包括可见光图像数据和/或红外图像数据，对红外图像数据进行直通处理，以及设于图像压缩单元中的JPEG2000压缩IP核用于对可见光图像数据进行压缩处理。系统供电单元用于接收外部的一次电源转换为二次电源并为图像压缩单元和遥测遥控主控单元提供电力支持。遥测遥控主控单元用于输出OC指令切换系统供电单元的电源输出，接收外部综合电子分系统的遥控指令对图像压缩单元进行参数配置，以及接收图像压缩单元的遥测数据并转发至外部综合电子分系统。可显著提高了整体处理带宽，降低了重量和功耗开销，更为稳定可靠，能够在卫星上广泛推广使用。能够在卫星上广泛推广使用。能够在卫星上广泛推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种星载超高速图像压缩系统


[0001]本专利技术属于航天图像处理领域，尤其涉及一种星载超高速图像压缩系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国航天技术的快速发展，各类光学卫星的探测精度有了大幅提升，星上载荷获取的数据量逐步增大，给星载图像压缩任务带来了较大挑战。以往星载图像压缩器中JPEG2000标准的图像压缩功能通常采取“FPGA外挂压缩芯片”的方案实现压缩算法电路，图像压缩功能由外部芯片实现，FPGA仅作为数据流控制芯片使用；在这种架构下，算法电路的处理速率受限于压缩芯片的处理速率，以常用ADV212芯片为例，它的工作频率通常低于40MHz，因此单芯片的处理速率低于40M pixel/s(按12bit/pixel换算等效为480Mbps)；因此，为了实现更高的处理速率，只能采取外挂多个压缩芯片的设计，以提高整体处理带宽。在“FPGA外挂压缩芯片”的架构下，提高算法电路处理速率需要付出较大的重量功耗代价，FPGA内部丰富的逻辑和运算资源也没有得到充分利用，在超高速载荷数据输入的情况下，难以满足实时性要求。
[0003]为了实现更高的处理速率，同时降低重量和功耗开销，本专利技术设计的星载图像压缩器采用“FPGA内嵌压缩算法IP核”的架构实现，有效利用FPGA片内丰富的逻辑资源、缓存资源实现高性能的算法电路，满足星载超高速图像压缩任务需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的技术目的是提供一种星载超高速图像压缩系统，以解决现有技术中压缩效率低、能耗高的技术问题。
[0005]为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：
[0006]一种星载超高速图像压缩系统包括：图像压缩单元、遥测遥控主控单元和系统供电单元；
[0007]图像压缩单元分别与遥测遥控主控单元和若干外部载荷相机信号连接，图像压缩单元用于接收若干外部载荷相机输出载荷图像，载荷图像包括可见光图像数据和/或红外图像数据，对红外图像数据进行直通处理，以及设于图像压缩单元中的JPEG2000压缩IP核用于对可见光图像数据进行压缩处理；
[0008]系统供电单元分别与图像压缩单元和遥测遥控主控单元电连接，用于接收外部的一次电源转换为二次电源并为图像压缩单元和遥测遥控主控单元提供电力支持；
[0009]遥测遥控主控单元用于输出OC指令切换系统供电单元的电源输出，接收外部综合电子分系统的遥控指令对图像压缩单元进行参数配置，以及接收图像压缩单元的遥测数据并转发至外部综合电子分系统。
[0010]具体地，JPEG2000压缩IP核可对可见光图像数据实现压缩比为2：1或4：1或8：1的有损压缩。
[0011]其中，图像压缩单元用于最多可接收14路光图像数据和/或红外图像数据，还会输
入包括表征相机成像信息的辅助数据，单路数据速率为6.4Gbps。
[0012]具体地，图像压缩单元包括若干路压缩电路，每一路压缩电路均包括光电转换芯片、FPGA、若干缓存芯片和配置芯片；
[0013]光电转换芯片用于接收若干外部载荷相机的载荷图像输入FPGA，以及从FPGA接收压缩后的图像电信号输出至外部采集设备；
[0014]FPGA接收电信号并进行图像压缩，与相对应的辅助数据合并得到压缩数据包，存入缓存芯片中进行存储，以及从缓存芯片取出保存的压缩数据包上传至光电转换芯片；
[0015]配置芯片受控于遥测遥控主控单元以改变FPGA的图像压缩比和压缩质量参数。
[0016]具体地，FPGA包括aurora模块、解包模块、axis_interconnect模块和JPEG2000压缩IP核；
[0017]aurora模块用于接收图像电信号转换为64位axis接口数据；
[0018]解包模块用于接收axis接口数据提取出由若干载荷图像构成的原始图像数据流，并进行分割后输入至axis_interconnect模块；
[0019]axis_interconnect模块用于对分割后的原始图像数据流从64位到16位的位宽转换并输入JPEG2000压缩IP核；
[0020]JPEG2000压缩IP核用于对原始图像数据流进行压缩，并暂存于缓存芯片中。
[0021]具体地，遥测遥控主控单元包括RS422接口芯片、反熔丝FPGA芯片和继电器；
[0022]RS422接口芯片用于接收外部综合电子分系统的控制信号并输入至反熔丝FPGA芯片；
[0023]反熔丝FPGA芯片对控制信号进行指令解析并发送至图像压缩单元修改其图像压缩比和压缩质量参数，还用于接收图像压缩单元的遥测数据并打包成遥测包发送给外部综合电子分系统；
[0024]继电器受控于反熔丝FPGA芯片输出OC指令切换系统供电单元的电源输出。
[0025]其中，系统供电单元受控于遥测遥控主控单元，用于将外部总体电路分系统输入的30V的一次电源转换为5V的二次电源分别为图像压缩单元和遥测遥控主控单元供电。
[0026]较优地，还包括内总线，用于从遥测遥控主控单元传递OC指令至系统供电单元，从遥测遥控主控单元传递遥控指令至图像压缩单元，以及从图像压缩单元接收遥测信号至遥测遥控主控单元。
[0027]本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
[0028]本专利技术基于JPEG2000压缩IP核进行压缩的方式，避免了传统的FPGA外挂多片压缩芯片的方式，显著提高了整体处理带宽，降低了重量和功耗开销，满足超高速载荷输入情况下的图像压缩要求。
[0029]本专利技术对外接口数据传输采用超高速、高可靠单模光纤传输技术，并采用FPGA内嵌的RocketIOSerdes接口控制光纤接口，简化了接口电路。光纤接口相比电信号接口不仅能实现更高的传输速率，也避免了电磁泄露、信号串扰等问题。
[0030]本专利技术提供的星载超高速图像压缩系统稳定可靠，能够在卫星上广泛推广使用。
附图说明
[0031]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。
[0032]图1为本专利技术的一种星载超高速图像压缩系统的实现流程框图；
[0033]图2为本专利技术的一种图像压缩单元的原理框图；
[0034]图3为本专利技术的一种遥测主控单元的原理框图。
具体实施方式
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
[0036]为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本专利技术相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星载超高速图像压缩系统，其特征在于，包括：图像压缩单元、遥测遥控主控单元和系统供电单元；所述图像压缩单元分别与所述遥测遥控主控单元和若干外部载荷相机信号连接，所述图像压缩单元用于接收若干外部载荷相机输出载荷图像，所述载荷图像包括可见光图像数据和/或红外图像数据，对所述红外图像数据进行直通处理，以及设于所述图像压缩单元中的JPEG2000压缩IP核用于对所述可见光图像数据进行压缩处理；所述系统供电单元分别与所述图像压缩单元和所述遥测遥控主控单元电连接，用于接收外部的一次电源转换为二次电源并为所述图像压缩单元和所述遥测遥控主控单元提供电力支持；所述遥测遥控主控单元用于输出OC指令切换所述系统供电单元的电源输出，接收外部综合电子分系统的遥控指令对所述图像压缩单元进行参数配置，以及接收所述图像压缩单元的遥测数据并转发至外部综合电子分系统。2.根据权利要求1所述的星载超高速图像压缩系统，其特征在于，所述JPEG2000压缩IP核可对所述可见光图像数据实现压缩比为2：1或4：1或8：1的有损压缩。3.根据权利要求1所述的星载超高速图像压缩系统，其特征在于，所述图像压缩单元用于最多可接收14路所述光图像数据和/或所述红外图像数据，还会输入包括表征相机成像信息的辅助数据，单路数据速率为6.4Gbps。4.根据权利要求3所述的星载超高速图像压缩系统，其特征在于，所述图像压缩单元包括若干路压缩电路，每一路所述压缩电路均包括光电转换芯片、FPGA、若干缓存芯片和配置芯片；所述光电转换芯片用于接收若干外部载荷相机的所述载荷图像输入所述FPGA，以及从所述FPGA接收压缩后的所述图像电信号输出至外部采集设备；所述FPGA接收所述电信号并进行图像压缩，与相对应的所述辅助数据合并得到压缩数据包，存入所述缓存芯片中进行存储，以及从所述缓存芯片取出保存的所述压缩数据包上传至光电转换芯片；所述配置芯片受控于所述遥测遥控主控单元以改变所述FPGA的图像压...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝文韬，兰先超，罗唤霖，张曼，胡博文，叶恒，朱新忠，
申请(专利权)人：上海航天电子通讯设备研究所，
类型：发明
国别省市：