[发明专利]一种适用于探空火箭的箭载图像采集与压缩系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种箭载图像采集与压缩系统，特别涉及一种适用于探空火箭的箭载图像采集与压缩方法及系统。

背景技术

探空火箭是一种在近地空间进行探测和科学试验的火箭，其飞行高度介于探空气球与人造卫星之间，也是临近空间（40～200公里）唯一的实地探测手段，是其它飞行器所不能及的。

探空火箭一般为无控制火箭，具有结构简单、成本低、研制周期短、发射灵活方便等优点。它不仅可以在高度方向探测大气各层结构、成分和参数，实现中高层大气立体剖面探测；更适用于临时观察短时间出现的如极光、日食、太阳爆发等特殊自然现象和持续观察某些随时间、地点变化的自然现象；而且可以提供一个微重力环境，用于某些特殊问题的试验研究，如利用探空火箭提供的微重力环境研究生物制药、生物机体的变化和适应性等。

有效载荷搭载在探空火箭或微重力火箭上进行空间环境原位探测或者微重力试验往往需要对载荷或者试验状况进行观察、记录。箭载图像采集与压缩系统就是为实现飞行过程中的试验拍摄而研制的，是探空火箭探测与试验平台的一个组成部分。通过图像采集与压缩系统，有效载荷的一些重要信息可以被拍摄和记录下来，一些微重力试验的场景也可以得到真实的保存，这些将为空间科学探测和研究提供宝贵的研究资料和依据。

搭载在航天飞行器上的空间图像采集设备如照相机、摄像机往往采用价格昂贵的宇航级器件，特别是在特殊元件的采购上，还常常受到国外出口的限制。随着微电子技术的飞速发展及空间任务对高性能需求的日益增强，工业级器件在空间的应用成为可能。此外，还有一些空间摄像机功耗达到10W甚至以上，给整个箭载系统的供电、热控都造成了一定的影响。本发明采用了多种工业级器件设计出了满足航天飞行器特别是探空火箭应用的空间图像采集与压缩系统，具有成本低，功耗低，温度适应性好，可靠性高的特点。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术存在的诸多问题，本发明提供了一种适用于探空火箭的箭载图像采集与压缩方法及系统。为了实现上述目的，本发明提供了一种适用于探空火箭的箭载图像采集与压缩系统，其特征在于，所述系统包含:

箭载模拟摄像头2，用于获取图像并产生模拟图像信号；

图像视频解码单元3，用于将所述箭载模拟摄像头2获取的模拟图像信号进行数字化，输出数据图像给图像压缩单元；

图像压缩单元4，用于将数字化后的图像数据进行小波变换和压缩；

中央控制单元5，用于控制所述图像压缩单元和图像视频解码单元在多个箭载模拟摄像头2之间完成切换，用于完成图像视频解码单元3、图像压缩单元4的初始化，并采用中断方式读取图像压缩单元4获取的压缩数据，将获取的压缩数据进行打包处理和输出；

电源管理模块1，为整个系统中各模块提供电源；和

数据传输单元6,用于接收中央控制单元输出的数据，并对数据进行缓冲与数据，将并行的总线数据转换成同步422总线数据。

上述技术方案中，所述系统还包含看门狗单元7，用于对整个系统的软件进行监控，防止出现软件跑飞。

上述技术方案中，所述箭载模拟摄像头采用低功耗的模拟摄像头。

上述技术方案中，所述的图像处理板各单元模块均采用工业级芯片设计实现。

上述技术方案中，所述的电源管理模块进一步包含：电源转换子模块，用于完成5V电压到1.2V、1.8V、2.5V和3.3V电压之间的转换，由Linear公司的若干电源芯片构成；和

电源输送子模块，用于将上述电源输送至图像视频解码单元、中央控制单元、数据传输单元和看门狗单元。

上述技术方案中，所述的图像压缩单元采用小波压缩处理芯片，该芯片与中央控制单元经过数据总线和地址总线相连。

上述技术方案中，所述的中央控制单元采用基于ARM7TDMI-S内核的LPC2214。

上述技术方案中，所述中央控制单元5通过I²C总线对所述图像视频解码单元3进行控制。

上述技术方案中，所述同步422数据总线由数据线、时钟线和数据有效线组成，每根信号线均采用差分传输方式，且所述的数据有效线承载的数据信号随着时钟信号线承载的时钟信号，同步的送往系统电路，时钟信号的上升沿对应数据跳变沿，有效数据信号表明其在高电平时对应的数据信号为有效数据，有效数据信号低电平时对应的数据信号为无效号。