[发明专利]一种应用于飞行场景仿真的图像注入模块

说明书

技术领域

本发明涉及图像传输领域。

背景技术

随着航空航天技术的高速发展，飞行器，包括飞机、卫星、航天飞船、导弹等，被广泛应用于军事、民用以及科学研究等领域。目标特征捕获系统是飞行器的关键组成部分，对飞行器的技术指标和性能起着至关重要的作用。目标特征捕获系统通过接收依据目标及背景的光学特性反射或辐射的电磁波，直接探测飞行器与目标的相对位置，实现自动搜索、识别和跟踪目标，并从中提取目标信息，反馈给飞行器以便控制。目标特征捕获系统的测试是目标特征捕获系统研制过程的重要组成部分，包括外场实际飞行测试与动态飞行场景仿真测试两种测试方法。由于飞行器外场实际飞行成本高、风险高、测试周期长，加之飞行活动受天气等诸多因素限制，在进行飞行器外场飞行测试目标特征捕获系统之前，采用以计算机技术、信息处理技术与计算机图形学为基础的飞行场景仿真测试可以有效地缩短研发周期、降低研发成本、降低测试风险，为目标特征捕获系统的性能评价和改进提供分析依据。

动态场景生成是飞行场景仿真的关键技术，主要任务是模拟飞行过程中的动态场景，具有良好的灵活性和通用性。动态场景生成系统依据目标数据(几何特性、光学特性等)及目标特征捕捉系统传感器参数(视场角、分辨率等)完成目标特征捕获系统光学系统和捕获系统的分析建模，实现具有场景辐射特性、目标几何特征与光学特性的场景建模仿真，从而在观测坐标系下生成场景图像。在飞行仿真测试中，需要模拟飞行器和目标的姿态以及运行轨迹等变化，系统对场景图像的动态变化提出了新的需求。同时，高帧频、高分辨率的动态飞行场景模拟仿真需要产生海量场景图像，海量场景图像的实时显示对数字图像格式转换等处理的实时性和动态图像注入目标特征捕获系统的高速率提出了新的要求。

发明内容

本发明是为了满足飞行场景仿真对场景显示的实时性与图像数据传输高速率的要求，从而提供一种应用于飞行场景仿真的图像注入模块。

一种应用于飞行场景仿真的图像注入模块，它包括嵌入在FPGA中的USB 3.0接口模块、LVDS接口模块、图像数据转换模块以及高速缓存模块；

所述USB 3.0接口模块用于与场景生成计算机进行USB数据交互；

LVDS接口模块用于对下位操作系统进行2路的LVDS下行数据传输；

图像数据转换模块用于对场景图像进行转换；

高速缓存模块用于对数据进行高速缓冲存储；

USB 3.0接口模块通过FX3内部同步从设备FIFO的数据读写操作实现高速数据传输；

USB 3.0接口模块的数据传输模式为数据块传输。

LVDS接口模块采用串化器和解串器实现对下位操作系统的下行数据传输；

所述串化器和解串器均有三个工作状态：

初始化状态：首先分别将串行器与解串器的PLL与各自本地时钟同步，然后将解串器与用于通讯的串化器同步；

数据传输状态：当检测到LOCK＝0，进入数据传输状态；

再同步状态：若解串器未检测到LVDS输入的嵌入时钟，即LOCK＝1，则再次转入再同步状态，再同步完成后，LOCK＝0，转入数据传输状态。

LVDS接口模块采用18位的Bus LVDS SERDES芯片DS92LV18实现。

图像数据转换模块包括帧格式转换模块和灰度填充模块；

所述帧格式转换模块用于对场景图像进行帧格式转换；

灰度填充模块用于对场景图像进行成度填充。

高速缓存模块是基于DMA与乒乓操作实现的。

高速缓存模块包括输入数据选择单元、接收FIFO单元RX_FIFO0、接收DMA单元RX_DMA0、HMC0、发送DMA单元TX_DMA0、发送FIFO单元TX_FIFO0、Nios Ⅱ、接收FIFO单元RX_FIFO1、接收DMA单元RX_DMA1、HMC1、发送DMA单元TX_DMA1、发送FIFO单元TX_FIFO1、输出数据选择单元和两片DDR3；

其中：接收FIFO单元RX_FIFO0、接收DMA单元RX_DMA0组成接收通道0；

接收FIFO单元RX_FIFO1、接收DMA单元RX_DMA1组成接收通道1；

发送FIFO单元TX_FIFO0、发送DMA单元TX_DMA0组成发送通道0；

发送FIFO单元TX_FIFO1、发送DMA单元TX_DMA1组成发送通道1；

所述输入数据选择单元用于接收来自图像数据转换模块的场景图像数据；