亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于RS碼的某運載火箭圖像測量系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

        2018-11-28 09:20:18,,,
        計算機測量與控制 2018年11期
        關(guān)鍵詞:視場傳遞函數(shù)解碼

        ,,,

        (1.上海宇航系統(tǒng)工程研究所,上海 201109; 2.上海航天電子技術(shù)研究所, 上海 201109)

        0 引言

        近幾年,中國運載火箭迎來高密度發(fā)射期,為更好的掌握火箭飛行試驗過程的狀態(tài)信息,深入了解產(chǎn)品性能,提高產(chǎn)品的可靠性,豐富傳統(tǒng)測試手段,伴隨5 Mbps、10 Mbps以及更高碼率傳輸體制[1-2]的應(yīng)用為基礎(chǔ),圖像視頻測量技術(shù)越來越多的被使用。

        測試場地的變化、發(fā)射衛(wèi)星不同、飛行過程中火焰擾動等干擾因素的存在,可能造成圖像信道誤碼,地面解調(diào)時出現(xiàn)馬賽克、花屏、卡頓的現(xiàn)象。給出一種基于RS碼的圖像測量系統(tǒng)設(shè)計方案,能有效改善信道誤碼、提高信道增益[3-4],有效提高圖像畫質(zhì)質(zhì)量。

        1 RS碼時域編碼方法

        對于RS(n,K)碼,假定:

        待編碼的信息碼矢M為:

        M=[Mk-1Mk-2…M1M0]

        (1)

        即信息多項式M(x)為:

        (2)

        C=[Ck-1Ck-2…C1C0]

        (3)

        即碼字多項式C(x)為:

        g(x)=∏(x-αi)=(x-α)(x-α2)…(x-α(2t))

        (4)

        編碼時,用xn-kM(x)除以g(x),所得余數(shù)r(x)是校驗多項式,將r(x)置于信息多項式M(x)之后,就形成RS碼,由4所示。

        C(x)=xn-kM(x)+r(x)

        =xn-kM(x)+xn-kM(x)mod(g(x))

        (5)

        式中,

        RS碼為:

        伊恩·羅蘭的悲壯犧牲幾乎使斯通的探險計劃成為泡影。一個隊員護送伊恩的尸體回蘇格蘭。其余的隊員都憤怒地指責斯通,說他作為隊長,對洞穴著了迷,工作熱心得過了頭。一時間,探察隊里人們的關(guān)系緊張起來。幸好經(jīng)過會議表決后,剩下的隊員都同意留下,但他們要求攝影師韋斯·史基爾斯把洞穴已知部分用文字記錄下來。

        C=[Cn-1Cn-1 …C1C0]=

        [Mk-1Mk-2 …M0rn-k-1rn-k-2…r0]

        (6)

        其中信息位為前k位,校驗位為后n-k位,這個算法為RS碼的時域編碼算法[5-8],步驟可以歸納為:

        1)用xn-k乘以信息多項式M(x),,得到xn-kM(x);

        2)用xn-kM(x)除以生成多項式g(x),取其余式,得到校驗多項式r(x);

        3)聯(lián)合信息多項式M(x)和校驗多項式r(x),得到碼字多項式C(x)。

        圖像測量系統(tǒng)碼流格式除去子幀同步碼和子幀計數(shù),一個子幀有效數(shù)據(jù)為184 byte,校驗長度選擇16 byte ,采用RS(184,168)格式進行編碼,信道利用率可達到91%,滿足圖像傳輸要求。

        2 圖像測量系統(tǒng)設(shè)計

        圖像測量系統(tǒng)用于監(jiān)測火箭飛行過程中的關(guān)鍵事件,由攝像機、圖像壓縮編碼器、發(fā)射機、天線、電池、配電器等組成。圖像壓縮編碼器將攝像頭送入的圖像數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)采集壓縮、RS編碼、數(shù)據(jù)綜合編幀形成PCM碼流,通過發(fā)射機調(diào)制后,由天線進行信號發(fā)射下傳。圖像測量系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

        圖像測量系統(tǒng)采用S波段點頻,PCM-FM調(diào)制體制。文中將對攝像機和圖像壓縮編碼器設(shè)計原理進行介紹,傳統(tǒng)遙測傳輸體制設(shè)計不做過多闡述。

        圖1 圖像測量系統(tǒng)原理框圖

        2.1 攝像機

        攝像機分為兩個模塊,包括光學部分和電學部分。攝像機可實現(xiàn)了圖像采集、數(shù)據(jù)輸出等功能,為了滿足系統(tǒng)對攝像裝置體積小及重量輕的要求,攝像機選用了集成度較高且焦面尺寸較小的感光元件作為sensor,sensor自身集成了復合視頻輸出接口,其與圖像編碼器之間只有供電線路及復合視頻接口。其原理框圖如圖2所示。

        圖2 攝像機原理框圖

        2.1.1 光學部分

        光學系統(tǒng)共9片透鏡,第一片透鏡的通光口徑最大,為φ13.2 mm。從鏡頭第一面到最后一面的長度為42 mm,后工作距離為2 mm,總長(第一面中心到像面)為45 mm。單片透鏡平均透過率達到97.6%,光學系統(tǒng)的透過率為0.9769=80.3%。

        光學系統(tǒng)采用了無熱設(shè)計,在-40~60 ℃溫度區(qū)間內(nèi)全視場全波段范圍內(nèi)畸變≤1.2%(全視場)。在-40~60 ℃范圍內(nèi),0.7歸一化視場與中心視場的相對照度20 ℃時為93.3%、-15 ℃時為93.2%、50 ℃時為93.4%,差別很小且一致性較好;定焦面0.2 m,0.7視場75 lp/mm時傳遞函數(shù)值均在0.45以上,全視場75 lp/mm時傳遞函數(shù)值均在0.35以上;定焦面0.4 m,0.7視場85 lp/mm時傳遞函數(shù)值均在0.5以上,全視場85 lp/mm時傳遞函數(shù)值均在0.38以上;定焦面1 m,0.7視場70 lp/mm時傳遞函數(shù)值均在0.5以上,全視場70 lp/mm時傳遞函數(shù)值均在0.28以上;定焦面10 m,0.7視場60 lp/mm時傳遞函數(shù)值均在0.5以上,全視場60 lp/mm時傳遞函數(shù)值均在0.38以上;定焦面50 m,0.7視場60 lp/mm時傳遞函數(shù)值均在0.5以上,全視場60 lp/mm時傳遞函數(shù)值均在0.38以上。攝像機攝像距離最短可到0.2 m,最遠不小于50 m。線對數(shù)85 lp/mm,0.7視場傳遞函數(shù)可達到≥0.4、全視場傳遞函數(shù)≥0.3。

        圖3 光學部分布局圖

        2.1.2 電學部分

        攝像機采用光學、電子學系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)一體化的設(shè)計形式,使用Omnivision公司OV10635的CMOS傳感器作為感光元件,該傳感器是將圖像預處理功能集成于一片SOC上的集成電路。攝像機電學部分由一塊印制板構(gòu)成,主要包含一個CMOS sensor、一片視頻運放、晶振、一片F(xiàn)PGA、一片ADV7393及兩個LDO等器件組成,它完成傳感器的圖像成像及輸出、驅(qū)動的功能。CMOS sensor在通過FPGA控制配置相應(yīng)寄存器的控制下完成圖像數(shù)據(jù)采集、預處理等功能,并輸出RGB格式的信號,F(xiàn)PGA再將此RGB格式的信號轉(zhuǎn)換成BT656/SDI格式的圖像數(shù)據(jù),最終由ADV7393/GV7600輸出標準PAL-D制式的圖像數(shù)據(jù)。兩個LDO則用于將輸入的+5 V供電轉(zhuǎn)換為器件工作所需的+3.3 V和+1.5 V工作電壓,通過一個一體化接插件實現(xiàn)對外的輸入輸出接口。攝像機的電原理框圖如圖4所示。

        圖4 攝像機電原理框圖

        CMOS sensor選擇OminiVision公司的OV10635芯片,這是一款像元尺寸6 um,像元數(shù)1 280×720的CMOS圖像傳感器作為光電轉(zhuǎn)換芯片。該CMOS圖像傳感器將圖像的成像、預處理、3A控制等功能整合在一個片上系統(tǒng)中,這樣可以極大地減小單機尺寸、功耗及sensor外圍信號處理電路設(shè)計的復雜度;并且該芯片動態(tài)范圍寬、靈敏度高、工作方式靈活,可直接輸出PAL制復合視頻信號。該芯片集成了CMOS sensor、微處理器,用于實現(xiàn)自動曝光、自動增益控制、自動白平衡等算法,具備圖像自動修正、降噪和增強功能??扉T類型為電子卷簾快門,數(shù)據(jù)輸出采用SCCB(兼容I2C總線)串行總線接口,通過改變CMOS傳感器內(nèi)部寄存器的設(shè)定值可以對傳感器的電子增益、像素積分時間、傳感器曝光時間、輸出圖像大小、輸出圖像位置和圖像輸出幀率分別進行控制。

        2.2 圖像壓縮編碼器

        圖像壓縮編碼器接收攝像機輸出的標清PAL制或高清SDI視頻信號,對該信號進行AD轉(zhuǎn)換后以一定格式的數(shù)字信號輸出, DSP完成圖像數(shù)據(jù)的編碼及輸出, FPGA完成RS編碼和圖像數(shù)據(jù)組幀,由此實現(xiàn)動態(tài)視頻的糾錯壓縮編碼功能。圖像壓縮編碼器原理框圖如圖5所示。

        圖5 圖像壓縮編碼器原理框圖

        2.2.1 信號處理硬件

        圖像壓縮編碼器主要完成復合視頻選通及A/D變換、動態(tài)視頻的H.264編碼、RS編碼、數(shù)據(jù)組幀等功能。其數(shù)據(jù)流圖如圖6所示。

        圖6 圖像壓縮編碼器數(shù)據(jù)流圖

        圖像壓縮編碼器接收攝像機輸出的復合視頻模擬信號,在進入DSP編碼前需要對該模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換。同時轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號必須是H.264壓縮編碼所規(guī)定數(shù)字視頻碼流,所以對于A/D后的數(shù)據(jù)還需要進行相應(yīng)數(shù)字視頻幀格式化處理。

        復合視頻A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)字視頻幀格式處理選用ADV7180芯片實現(xiàn)。對于外部輸入的模擬視頻,可以自動識別NTSC制式、PAL制式,并將此標準的模擬基帶視頻信號轉(zhuǎn)換成符合ITU-R BT656接口標準的4:2:2的分量視頻數(shù)字信號。主要由前端數(shù)據(jù)選通和A/D轉(zhuǎn)換部分、數(shù)據(jù)處理部分及數(shù)據(jù)輸出部分組成,DSP通過I2C接口實現(xiàn)對ADV7180的寄存器控制。模擬信號通過濾波器后進行選通,將選通后的模擬視頻信號送入ADC,再由ADC將模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號;該數(shù)字信號進入信號處理部分,自動進行色調(diào)、色飽和度和亮度調(diào)整并進行亮色分離;最后通過數(shù)據(jù)輸出部分將經(jīng)過處理的數(shù)字信號進行相應(yīng)的格式變換,產(chǎn)生符合BT.656格式的視頻數(shù)據(jù)。通過緩沖區(qū)后在P7-P0口進行輸出。

        圖像數(shù)據(jù)編碼由DSP完成,選用TI公司C6000系列的DSP6467。該DSP可以完成對ADV7180的寄存器訪問控制、圖像數(shù)據(jù)編碼及數(shù)據(jù)輸出等一系列功能。帶有視頻處理子系統(tǒng)Video Processing Subsystem(VPSS),包括兩路用于視頻采集的VPIF輸入。圖像數(shù)據(jù)編碼采用H.264編碼算法,H.264具有比以前各種標準更好的壓縮效率,可使傳輸帶寬降低到原來的1/4。H.264編碼在幀內(nèi)預測編碼、幀間預測編碼、隔行編碼、變換編碼、去塊效應(yīng)濾波、系數(shù)掃描方式、熵編碼、差錯恢復工具等方面都進行極大改進,有效提高編碼效率。H.264支持YUV 4:2:0格式、YUV 4:2:2格式的數(shù)據(jù)輸入。設(shè)計中采用YUV 4:2:2格式圖像輸入格式。

        DSP實現(xiàn)動態(tài)圖像壓縮功能,通過調(diào)用FPGA內(nèi)的各子模塊完成與外部信號的接口連接,讀取壓縮圖像數(shù)據(jù),進行RS編碼,完成圖像數(shù)據(jù)組幀的功能,輸出PCM流到發(fā)射機。

        2.2.2 軟件設(shè)計

        軟件結(jié)構(gòu)圖如圖7~8所示。

        圖像壓縮編碼器中DSP軟件主要完成視頻AD轉(zhuǎn)換芯片ADV7180送出的BT656格式的視頻輸出,調(diào)用H.264視頻編碼庫完成視頻壓縮編碼,完成后送FPGA。另外接收遙控指令,進行動態(tài)壓縮編碼切換。主要包括復合視頻AD轉(zhuǎn)換模塊、初始化控制程序模塊、視頻編碼模塊。

        圖7 圖像壓縮編碼器DSP軟件結(jié)構(gòu)圖

        圖8 圖像壓縮編碼器FPGA軟件流程圖

        圖像壓縮編碼器FPGA軟件主要完成整個系統(tǒng)與外部信號的接口控制、RS編碼、數(shù)據(jù)編幀。FPGA作為系統(tǒng)的協(xié)處理器,對DSP和其他器件進行復位,對DSP程序進行控制,按照傳輸協(xié)議對DSP編碼數(shù)據(jù)進行采集,按照中心程序單元時鐘要求對圖像編碼數(shù)據(jù)進行傳輸。

        3 試驗結(jié)果與分析

        圖像測量系統(tǒng)參加運載火箭總裝總測廠房某型號Y47火箭全箭集成綜合試驗以驗證系統(tǒng)的有效性。集成綜合試驗是運載火箭出廠前箭上和地面各個電氣系統(tǒng)的一次大型匹配試驗。地面采用一體化測發(fā)控系統(tǒng)進行測試,箭上參試系統(tǒng)包括控制、推進劑利用、遙測(含圖像測量系統(tǒng))、外測安全和動力(姿控發(fā)動機)系統(tǒng)。圖像測量系統(tǒng)參加此試驗,可驗證圖像測量系統(tǒng)與遙測系統(tǒng)等箭上產(chǎn)品之間工作的正確性、協(xié)調(diào)性和匹配性;驗證圖像測量系統(tǒng)箭上設(shè)備工作的正確性、協(xié)調(diào)性和匹配性;驗證圖像地面解碼設(shè)備軟解及硬解解調(diào)畫面的正確性和有效性;檢查圖像測量系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的同時工作的干擾情況。

        圖像系統(tǒng)箭上設(shè)備:攝像機、圖像壓縮編碼器、發(fā)射機、天線及設(shè)備間的連接電纜,按照箭上設(shè)備安裝要求安裝到箭體各個艙段。圖像地面測試設(shè)備:接收天線、低噪聲功率放大器、天線驅(qū)動機構(gòu)、接收機、遙測解碼計算機、以太網(wǎng)交換機、圖像地面解碼設(shè)備、視頻顯示器,固定擺放在廠房設(shè)備測試間。圖像測量系統(tǒng)的加電時間、順序依據(jù)電氣系統(tǒng)總測試流程進行,按照控制系統(tǒng)、推進劑利用系統(tǒng)、外側(cè)安全系統(tǒng)、遙測系統(tǒng)(含圖像測量系統(tǒng))依次加電,進行模擬發(fā)射程序驗證。圖像測量系統(tǒng)加電后,地面接收天線接收箭上射頻設(shè)備下傳的無線信號,經(jīng)饋源、低噪聲功率放大器、功分器、自動增益控制、接收機、視頻綜合處理單元、遙測地面處理軟件,將圖像全幀數(shù)據(jù)挑好后通過以太網(wǎng)交換機以UDP方式傳送給圖像地面解碼設(shè)備。圖像地面解碼設(shè)備有兩種解碼方式,分別為軟件解碼和硬件解碼。圖像地面解碼設(shè)備接收到遙測地面處理軟件轉(zhuǎn)發(fā)的全幀數(shù)據(jù),一部分送到硬件解調(diào)卡,解調(diào)出2路PAL制式信號,傳送到支持PAL-D格式的標清顯示器實時顯示采集圖像,未啟動前顯示標準彩條自檢信號;一部分通過軟件進行解碼,利用H.264圖像壓縮編碼算法以及RS交錯碼原理進行解調(diào)處理,實時顯示采集畫面。

        圖9顯示解碼畫面為未進行RS編碼的測試畫面,左邊為硬件解碼顯示器顯示畫面、右邊為軟件解碼顯示畫面。整個試驗期間,硬件解碼畫面多次出現(xiàn)花屏、軟件解碼畫面多次出現(xiàn)馬賽克、卡頓現(xiàn)象,監(jiān)測圖像點頻數(shù)據(jù)無線信號頻譜特性,信號增益較差,調(diào)整天線方位無改善,查看源碼數(shù)據(jù),幀同步錯位較多,導致圖像壓縮編碼算法幀內(nèi)預測和幀間預測出現(xiàn)錯誤疊加,出現(xiàn)解調(diào)畫面問題??傃b總 測廠房里停放箭體較多、工裝設(shè)備較多,容易產(chǎn)生信號多 徑效應(yīng),造成圖像無線信號弱、信道增益不強、容錯性差。 圖像壓縮編碼器增加RS編碼算法模塊,地面解碼設(shè)備增加 RS解碼模塊,通過集成綜合試驗項目其余項目測試,全程 解調(diào)畫面清晰、流暢,無此類現(xiàn)象出現(xiàn)。RS編碼后的飛行 試驗解調(diào)的畫面如圖10所示,全程畫面清晰、流暢,關(guān)鍵 過程動作信息均能清晰捕捉到位、試驗關(guān)注場景均能有效 呈現(xiàn)。試驗結(jié)果表明RS編碼能有效降低信道誤碼,提高改 善圖像解調(diào)畫面質(zhì)量。

        圖9 無RS編碼的集成綜合試驗測試圖面

        圖10 RS編碼后的飛行試驗畫面

        4 結(jié)束語

        為了改善某運載火箭集成綜合試驗圖像測試畫面出現(xiàn)馬賽克、花屏、卡頓的現(xiàn)象,給出了一種基于RS碼為糾錯碼的圖像測量系統(tǒng)設(shè)計方案?;鸺w行試驗結(jié)果表明,RS編碼后,能有效降低信道誤碼、提高信道增益,提升無線信道傳輸質(zhì)量,為某型號運載火箭圖像測量手段成功應(yīng)用提供了解決方法。

        猜你喜歡
        視場傳遞函數(shù)解碼
        《解碼萬噸站》
        星模擬器光學系統(tǒng)視場拼接方法的研究
        中國光學(2021年6期)2021-11-25 07:48:32
        解碼eUCP2.0
        中國外匯(2019年19期)2019-11-26 00:57:32
        NAD C368解碼/放大器一體機
        Quad(國都)Vena解碼/放大器一體機
        醫(yī)用內(nèi)窺鏡矩形視場下入瞳視場角的測試方法研究
        基于LabVIEW的火焰?zhèn)鬟f函數(shù)測量系統(tǒng)
        紅外成像系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)測試
        輕小型面陣擺掃熱紅外成像系統(tǒng)研究
        基于傳遞函數(shù)自我優(yōu)化的BP網(wǎng)絡(luò)算法改進
        日本免费影片一区二区| 五月天激情综合网| 国产精品入口蜜桃人妻| 蜜桃视频成年人在线观看| 国产小视频在线看不卡| 国产莉萝无码av在线播放| 国产日韩亚洲欧洲一区二区三区| 国产免费视频一区二区| 在线观看麻豆精品视频| 国产精品99精品无码视亚 | 国产成a人亚洲精品无码樱花| 中国a级毛片免费观看| 亚洲AV无码乱码1区久久| 白白白色视频在线观看播放| 丝袜美腿一区二区国产| 国产精品成人观看视频| 动漫在线无码一区| 我的极品小姨在线观看| 夜夜躁日日躁狠狠久久av| 亚洲男人的天堂在线播放| 久久亚洲国产精品123区| 你懂的视频网站亚洲视频 | 五月天综合社区| 久久精品国产亚洲av豆腐| 风流老太婆大bbwbbwhd视频| 丰满人妻妇伦又伦精品国产| 精品久久久无码不卡| 亚洲国产精品久久婷婷| www射我里面在线观看| 午夜短视频日韩免费| 中文字幕一区二区网址| 国产69精品久久久久9999apgf| 亚洲欧美日韩国产精品专区| 久久夜色精品国产噜噜噜亚洲av| 亚洲av色在线播放一区| 帮老师解开蕾丝奶罩吸乳网站 | 日韩在线精品免费观看| 亚洲av无码乱码国产一区二区| 久久精品亚洲乱码伦伦中文| 色老汉亚洲av影院天天精品| 久久九九精品国产av|