一种存储卡与视频采集卡分离设计的多格式视频采集存储系统的制作方法

本发明属于航空机载应用领域，涉及数据采集存储，具体涉及一种存储卡与视频采集卡分离设计的多格式视频采集存储系统。

背景技术：

随着战场侦察任务的日益增加和侦察视频设备种类的多样化，迫切的需要一款兼容多种视频格式和压缩算法的视频采集存储系统。而且这个系统必须满足军用标准化需求。具体需求如下：

1.这套系统需要同时满足多种视频格式数据的采集、压缩及存储功能；

2.视频接口多样化，以满足不同种类的视频数据的接入。

3.在激烈的战场环境下，在发生意外情况时，数据必须支持销毁功能。

4.在侦察任务结束时，大量的侦察视频数据转存也是急需解决的问题，现在的侦察设备不能很好的解决存储单元和采集单元的分离设计，在需要转储的时候，将存储体拔出带走即可实现转储。

5.整套系统还必须符合机载和战场环境，满足相应的加固要求。

目前国内外市场上已有的一些视频采集存储设备，无法满足这样的要求，其现状是：

1.大都采用非加固结构，不符合航空航天加固接口要求，对航空连接器不能支持，对航空专用接口没有支持；

2.在小型视频采集设备里，存储容量较低，没有达到tb级存储容量的要求；

3.支持的视频格式较少，没有满足航空多视频格式同时兼容的需求；

4.不具备特殊情况下视频数据销毁的功能；

5.没有将视频采集板和存储板分开设计，不支持可插拔设计；

6.存储体没有采用双sata接口合体设计。

因此，尽管市场上视频采集存储系统较多，但没有一家满足航空机载的应用环境要求，需在不同的设备上使用不同的视频采集存储设备，没有通用性和统一的架构。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，为了解决传统视频采集存储系统无法满足航空机载的需求，本发明提出了一种基于fpga+dsp+采集芯片的存储卡与视频采集卡分离设计的多格式视频采集存储系统。

本发明采用存储卡和视频采集卡分离设计，存储卡支持快速插拔设计，采用两块2.5寸销毁功能固态sata盘，结构上为一个整体。以太网直接连电脑看视频；文件系统按照容量和时间划分文件，文件命名按时间排序等。视频采集卡基于fpga作为接口转换和协议转换，dsp作为系统的核心处理器进行数据信号处理，接口为航空连接器。主要元器件立足于国内军用级或工业级产品，满足军工环境适应性要求。采用的具体技术方案如下：

本系统包括机箱、视频采集卡、存储卡、以及视频采集控制软件。

所述的机箱为系统提供物理载体，存储卡可从机箱中拔出，与视频采集卡分离，实现视频数据转储；

所述的视频采集卡固定在机箱内，与机箱上的航空连接器连接。采集卡输出两路sata接口分别与2个固态sata存储盘进行数据交换，采集卡上设计有28v销毁电源供sata盘销毁使用，视频采集采用专用芯片进行，接口转换及协议转换在fpga内完成，数字信号处理在dsp中完成。视频数据采用分流策略，两路cameralink视频分别存储在不同的sata盘中，hd-sdi和pal视频也分别存储在不同sata盘中，一路千兆以太网，用于用于视频回放。

所述的存储卡采用2块2.5寸sata盘(支持双销毁功能)，在结构上为一个整体，输出两个标准sata口，采用可插拔设计。拔出的存储卡部分可接在计算机sata接口上，也可通过sata转usb数据线接usb口转存数据。2.5寸sata盘销毁触发通过单片机控制28v上电顺序和上电脉冲物理销毁存储卡上的nandflash，28v销毁电源采用专用销毁电源，与工作电源隔离，同时2.5寸sata盘也支持智能销毁功能，即一键擦除所有数据。

数据擦除也采用一键擦除技术，存储卡每个sata接口连接器p6引脚提供一个输入引脚，当此引脚被拉低1秒钟后认为接收到销毁命令，接收到销毁命令后擦除存储颗粒中的所有数据，销毁时间小于10秒。在视频采集存储系统外部使用机械开关、oc或od(集电极开路或漏极开路)电路作为quickerase功能触发接口。在销毁功能设计中，功能键均在视频采集卡上，视频采集存储系统采用2个sata盘，2个盘的销毁引脚线与视频采集卡的fpga端的gpio接输入与门芯片输入端，再由与门芯片输出端接npn型三极管进行flash全擦除控制。采用fpga控制，防止误擦除。

由于本专利视频采集系统结构小巧，故存储卡采用了一种单手可捏取的导冷板手柄，将中间两个按钮向中间捏拢时，固定导冷板卡扣松开，存储卡就可以取出。

所述的视频采集控制软件运行在视频采集卡上。通过该软件可以对视频进行接口转换、视频转储控制和系统进行相关操作，如视频回放、文件系统管理。记录数据文件名称中含有utc时间(在发送的数据里取时间，未收到时，取默认值)。

要求保护的技术方案为：

一种存储卡与视频采集卡分离设计的多格式视频采集存储系统，包括机箱、视频采集卡、存储卡，其特征在于：

所述机箱为系统提供物理载体，采用导冷结构，所述视频采集卡固定在机箱内，与机箱上的航空连接器连接；

所述存储卡采用至少2块sata盘，结构上为一个整体，采用导冷结构，采用单手可捏取的导冷板手柄，输出至少两个标准的sata口，采用可插拔设计与所述视频采集卡分离，可从机箱中拔出，实现视频数据转储；

所述sata盘具有销毁功能，销毁触发通过单片机控制上电顺序和上电脉冲物理销毁存储卡上的数据，销毁电源采用专用销毁电源，与工作电源隔离；

所述视频采集卡基于fpga+dsp+采集芯片的架构，采用多种视频采集芯片，接口转换及协议转换在fpga内完成，数字信号处理在dsp中完成，视频采集卡输出至少两路sata接口分别与至少2个sata存储盘进行数据交换，视频采集卡上设计有销毁电源供sata盘销毁使用；视频数据采用分流策略，视频分别存储在不同的sata盘中。

进一步，所述采用至少2块sata盘，其中所述sata盘为2.5寸sata盘。

进一步，所述采用单手可捏取的导冷板手柄，其中所述手柄中间设置有捏取按钮。

进一步，所述sata盘同时具有智能销毁功能，即一键擦除所有数据；所述存储卡上每个sata接口连接器提供一个输入引脚，当此引脚被拉低一定时间后认为接收到销毁命令，接收到销毁命令后擦除存储颗粒中的所有数据。

进一步，所述引脚被拉低一定时间，其中一定时间为1秒钟。

进一步，在视频采集存储系统外部设置机械开关、集电极开路或漏极开路电路作为数据销毁功能触发接口；在销毁功能设计中，功能键均设置在视频采集卡上，sata盘的销毁引脚线与视频采集卡的fpga端的gpio接输入与门芯片输入端，再由与门芯片输出端接npn型三极管进行flash全擦除控制，采用fpga控制，防止误擦除。

进一步，两路cameralink视频分别存储在不同的sata盘中，hd-sdi和pal视频也分别存储在不同sata盘中，一路千兆以太网，用于视频回放。

进一步，所述视频采集卡上设计有销毁电源，其中销毁电源为28v销毁电源。

进一步，所述视频采集卡上运行有视频采集控制软件，通过该软件对视频接口转换、视频转储和系统进行操作控制。

总之，本发明的技术有点如下：

1.整体系统采用小型化加固导冷结构设计，但导冷板取出把手不采用传统的把手，而是采用全新设计的单手捏取式把手，具体说明书附图。连接器完全采用航空连接器，采用多航空连接器设计，以满足多路不同格式视频数据同时输入的需求；

2.存储卡采用两个2.5寸盘合体结构，使两个2.5寸盘在结构上为一个导冷结构体，满足容量和存取速率的提高，使存储卡容量达4tb以上容量；

3.视频采集卡，同时采用多种视频采集芯片，通过fpga完成多种视频格式的协议转换，使视频采集卡同时支持pal、hd-sdi、smpte292m、cameralink、h.265、jpeg2000、同步422等视频压缩格式及接口；

4.在存储卡中加入了物理销毁功能，满足紧急情况下销毁数据的要求。

5.结构满足军工环境适应性要求，采用自定义导冷结构，便于机载安装。存储模块具有独立的插拔结构，在机箱上能够实现免工具快速插拔，实现存储体和采集模块分离设计；

6.为解决多路视频数据高速大容量存储问题，本专利特设计了多路sata接口并行存储数据方案，通过fpga对数据进行分发，避免传统视频存储模块单通道存储带宽低，容量小的弊端。

附图说明

图1是本发明视频采集存储系统机箱结构示意图1；

图2是本发明视频采集存储系统机箱结构示意图2；

图3是本发明视频采集存储系统机箱结构示意图3；

图4是本发明视频采集存储系统机箱结构示意图4；

图5是存储卡结构示意图1；

图6是存储卡结构示意图2；

图7是存储卡把手结构示意图；

图8是本发明视频采集存储系统原理框图；

图9是视频采集卡原理框图；

图10是物理销毁原理框图；

图11是存储卡数据擦除功能示意图；

图12视频采集卡执行全盘数据擦除功能示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

图1至图4是视频采集存储系统机箱结构图。机箱采用导冷结构，自然散热，板卡接口处防水设计。机箱存储卡部分可以免工具拔出，存储卡与机箱接口处有防水胶垫，存储卡与采集板间设有弹簧，方便存储卡拔出时弹出。航空连接器和销毁按钮在机箱后部，两路28v电源接口。前面板采用快拆设计，方便存储卡拔出。

图5至图6是存储卡结构图，采用可插拔设计，为两个sata盘的合体，拥有两个sata接口，面板与机箱接口处设计有密封防水垫圈，把手红色部分为快速免工具拆除装置，两指向内捏就可以将存储卡弹出。支持双销毁功能。

图7是存储卡把手结构示意图，把手中间设计两个捏取按钮。

图8是视频采集存储系统原理框图。该视频采集存储采用存储卡和视频采集卡分离设计。存储卡部分采用2块2.5寸sata盘(支持双销毁功能)，在结构上为一个整体，输出两个标准sata口，采用可插拔设计。拔出的存储卡部分可接在计算机sata接口上，也可通过sata转usb数据线接usb口转存数据。2.5寸sata盘销毁触发通过单片机控制28v上电顺序和上电脉冲物理销毁存储卡上的nandflash，28v销毁电源采用专用销毁电源，与工作电源隔离，同时2.5寸sata盘也支持智能销毁功能，即一键擦除所以数据；采集卡部分固定在机箱内，与机箱上的航空连接器连接。采集卡输出两路sata接口分别与2个固态sata存储盘进行数据交换，采集卡上设计有28v销毁电源供sata盘销毁使用，视频采集采用专用芯片进行，接口转换及协议转换在fpga内完成，数字信号处理在dsp中完成。视频数据采用分流策略，两路cameralink视频分别存储在不同的sata盘中，hd-sdi和pal视频也分别存储在不同sata盘中，一路千兆以太网，用于用于视频回放。

图9是视频采集卡原理框图。是基于fpga+dsp+采集芯片的架构，通过航空连接器输入pal、hd-sdi、cameralink、rs422等数据接口。存储盘的销毁触发设计在视频采集卡上，当销毁触发触发后，由视频采集卡上的单片机控制上28v销毁电源，控制销毁电源频率、上电时间及顺序。视频采集卡满足如下指标及功能：

1)模拟视频记录接口：1路pal，采用h.265压缩存储；

2)数字视频记录接口：2路hd-sdi接口，支持smpte292m，帧率25/30fps，采用h.265压缩存储；

硬件接口：在1.485gb/s或1.485/1.001gb/s的信号速率条件下传输的接口规格。该规格规定了数据格式、信道编码方式、同轴电缆接口的信号规格、连接器及电缆类型与光纤接口等。hd-sdi接口采用同轴电缆，以bnc接口作为线缆标准。

连接器：bnc接口

输入hd-sdi用hd-sdi芯片转给fpga

输入：2路hd-sdi

电平：1.2v

输出给fpga：rx0:rx5rxclki2csbm_cs采用h.265压缩存储

3)图像记录接口：cameralink(medium)2路，采用jpeg2000无损压缩；

硬件接口：根cameralink标准支持的最高数据传输率可达680mb/s。cameralink标准中还提供了一个双向的串行通讯连接。图像卡和摄像机可以通过它进行通信，用户可以通过从图像卡发送相应的控制指令来完成摄像机的硬件参数设置和更改，方便用户以直接编程的方式控制摄像机

输入cameralink用cameralink芯片转给fpga，vcc＝3.3v,不高于185℃，速度2.38gbps

输入：2路cameralink

电平：1.2vlvttl

输出给fpga：d0:d23,fval,lval,dval,spare,clkout采用h.265压缩存储

4)数据记录接口：3路同步422接口；

硬件接口：4组rs422标准支持的最高数据传输率可达10mb/s。正常只有1mb/s

输入rs422用422芯片转给fpga,两路rs422，-40-85℃

输入：4路rs422

电平：1.2vlvttl

输出给fpga：d0:d23,fval,lval,dval,spare,clkout采用h.265压缩存储

5)回放接口：千兆以太网口；

千兆以太网phy芯片，支持1000base-t，100base-tx，10base-t标准；符合ieee802.3标准。

6)打标功能：能将时间信息注释在视频图像上；

7)异步rs422接口：1路全双工，波特率：115200；

8)写入速度：持续写入速率≥500mb/s；

9)支持快速卸载，快速接口速率≥600mb/s；

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。