一种用于算法验证的模拟挂飞飞行及投弹过程装置的制作方法

本发明属于设备发明应用领域，涉及一种应用于模拟挂飞及投弹过程的算法验证装置。

背景技术：

红外成像在军用导引头中的广泛应用，其中，针对航弹在移动靠近打击过程中目标的识别及跟踪算法验证很重要。由于目标识别及跟踪算法验证过程中每次修改算法后，需要多次进行实际挂飞及投弹，每次挂飞及投弹实验成本高昂。

面对目前红外目标识别及匹配算法验证需要“三等”(等天气、等协调、等空域)以及验证成本高(飞行成本、交通、人员等成本)问题，从而进行挂飞模拟器设计。

由于挂飞模拟器主要提供算法验证组使用，满足目标检测与跟踪算法，目标检测与跟踪算法主要包括两类，一类是抗透视性，抗旋转性和抗缩放性的，另一类是不抗这些特征的，因此针对该抗透视、抗旋转和抗缩放的算法，算法板上验证时，直接提供视频数据输入就可以，但是针对另一类不抗透视、旋转和缩放类算法而言，还需要提供姿态与高度信息同步传输，但是目前问题是，弹上的姿态和高度数据并不能同帧频率同步生成。现在的数据包括视频数据，其实还包括发送时的姿态数据。

目前，挂飞验证算法飞行试验特点：针对同一条飞行线路，相同靶标点，在进行算法验证飞行过程中，当算法修改后，同一条线路及靶标地点反复飞行，增加单位试验成本。问题：由于同一地区飞行过程中，针对靶标地点的反复飞行验证新修改算法，成本较高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于算法验证的模拟挂飞飞行及投弹过程装置，解决模拟挂飞过程中数据同步及模拟实际挂飞过程中接口数据传送及格式的技术问题。

本发明的技术解决方案是：一种用于算法验证的模拟挂飞飞行及投弹过程装置，包括pc软件端和硬件端；其中pc软件端将飞行器在飞行过程中采集到的视频数据、姿态数据、高度数据和gps数据读取并处理后，对视频数据、姿态数据、高度数据和gps数据进行同步显示，将视频数据、姿态数据、高度数据通过网口发送到硬件端；硬件端对pc软件端发送过来的数据进行解帧处理：如果是控制命令帧，则配置硬件端；如果是数据帧，则组合成完整帧后，模拟实际弹上发送同步时序发送出去。

硬件端包括zynq、并串编码模块、数模转换模块，zynq包括ps端和pl端，pl端包括串口数据发送模块、分辨率时序生成模块、接口时序合成模块；ps端通过网口接收到pc软件端发送的控制命令帧后，控制命令帧通过gp接口配置分辨率时序生成模块，分辨率时序生成模块生成相应分辨率的视频控制信号时序；ps端对数据帧进行处理：如果是姿态、高度帧数据则按照相应的弹上数据帧的格式通过gp接口发送串口数据发送模块发送出去；如果是视频帧数据，则通过在ps端完成一整帧数据的检测及组帧后通过hp接口发送到接口时序合成模块，根据相应分辨率的视频控制信号时序，将相应时序数据发送到并串编码模块和数模转换模块，实现模拟和数字视频两种信号的同步输出给图像处理计算机。

pc软件端包括交互界面设置模块、数据处理显示及发送模块和同步坐标显示模块；

交互界面设置模块接收外部输入的分辨率控制指令，选择相应的分辨率，发送给硬件端；接收外部输入的算法选择指令，选择相应的图像预处理算法，发送给数据处理显示及发送模块；

数据处理显示及发送模块对视频数据的类型进行判别，并根据选定的图像预处理算法对视频数据进行相应的处理，得到处理后的视频图像发送给交互界面设置模块进行同步显示；数据处理显示及发送模块读取相应的姿态、高度和gps数据后，将姿态、高度和gps数据发送给交互界面设置模块进行同步显示；数据处理显示及发送模块将视频数据与姿态、高度数据进行相应的同步数据组帧后，发送至硬件端；

图像处理计算机对接收到的带有姿态、高度标定的视频数据将目标检测识别，获取目标检测识别后的结果数据，反馈给同步坐标显示模块；同步坐标显示模块根据相应的帧号，将结果数据进行显示。

数据处理显示及发送模块包括视频读取解码模块、预处理模块、姿态高度数据读取模块和数据同步组帧发送模块；

其中，视频读取解码模块读取视频数据，对视频数据的类型进行判别：如果是压缩的视频数据，则完成相应的视频解码处理后，发送至预处理模块，如果是未压缩的视频数据则直接发送至预处理模块；预处理模块根据选定的图像预处理算法对视频数据进行相应的处理，得到处理后的视频图像发送给交互界面设置模块进行同步显示，同时预处理模块将处理后视频数据发送到数据同步组帧发送模块；姿态高度数据读取模块读取相应的姿态、高度和gps数据后，将姿态、高度和gps数据发送给交互界面设置模块进行同步显示，并将姿态、高度数据发送到数据同步组帧发送模块；数据同步组帧发送模块将视频数据与姿态、高度数据进行相应的同步数据组帧后，发送至硬件端。

本发明与现有技术的优点在于：

(1)本发明可以能有效的解决目前实际挂飞过程中的等天气、等协调及高成本的问题，可以有效的一定程度替代实际挂飞试验；利用一次性饱和式挂飞及投弹过程(指飞行器飞过所有目标点)采集到的数据，模拟飞行后数据接口输出，避免每次识别与跟踪算法修改后，飞行挂飞成本高的问题。

(2)本发明的装置可以方便目标识别与跟踪算法设计人员移植算法时进行相应的软硬件协同设计，通过将算法消耗算力及时长较大部分在挂飞模拟器pc端软件中提前预处理，将处理过后的图像数据传输到处理器(图像最终运行的硬件处理器平台上面的处理器)进行下一步处理，来最终决定算法的各个部分如何在不同处理器(cpu/dsp/fpga)上面实现。

(3)本发明的装置可以方便算法设计人员实时分析算法在硬件平台上面的运行效果，通过算法运行平台将目标匹配与跟踪后的数据通过串口发送到挂飞模拟器pc软件端进行同步帧数据后将坐标显示在pc软件端，算法设计人员可以方便看到算法进行目标匹配与跟踪的效果。

附图说明

图1为根据本发明实施例的测试结构装置的结构示意图；

图2是硬件端内部模块数据信号流动图。

图3是pc软件端功能模块组成图。

图4是数据处理、显示及发送模块功能组成及信号流图。

图5是同步显示坐标模块信号流图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合附图描述本发明实施例。

如图1所示，一种用于算法验证的模拟挂飞飞行及投弹过程装置，包括pc软件端和硬件端；其中pc软件端将飞行器在飞行过程中采集到的视频数据、姿态数据、高度和gps数据读取并处理后，对视频数据、姿态数据、高度数据和gps数据进行同步显示，将视频数据、姿态数据、高度数据通过网口发送到硬件端；硬件端对pc软件端发送过来的数据进行解帧处理：如果是控制命令帧，则配置硬件端；如果是数据(视频数据、姿态数据、高度数据)帧，则接收后组合成完整帧后，模拟实际弹上发送同步时序发送出去。

如图2所示，硬件端包括zynq、并串编码模块、数模转换模块，zynq包括ps端和pl端，pl端包括串口数据发送模块、分辨率时序生成模块、接口时序合成模块；zynq(xilinx的soc处理器)的ps(arm)端通过网口接收到pc软件端发送的控制命令帧后，控制命令帧通过gp接口配置分辨率时序生成模块，分辨率时序生成模块生成相应分辨率的视频控制信号时序。zynq的ps端对数据帧进行处理：如果是姿态、高度帧数据则按照相应的弹上数据帧的格式通过gp接口发送串口数据发送模块发送出去；如果是视频帧数据，则通过在ps端完成一整帧数据的检测及组帧后通过hp接口发送到接口时序合成模块，根据相应分辨率的视频控制信号时序，将相应时序数据发送到并串编码模块和数模转换模块，实现模拟和数字视频两种信号的同步输出给图像处理计算机。

pc软件端组成如图3所示，包括交互界面设置模块、数据处理显示及发送模块和同步坐标显示模块。

其中交互界面设置模块接收外部输入的分辨率控制指令，选择相应的分辨率，发送给硬件端；接收外部输入的算法选择指令，选择相应的图像预处理算法，发送给数据处理显示及发送模块；

数据处理显示及发送模块如图4所示，包括视频读取解码模块、预处理模块、姿态高度数据读取模块和数据同步组帧发送模块；其中，视频读取解码模块读取视频数据，对视频数据的类型进行判别：如果是压缩的视频数据，则完成相应的视频解码处理后，发送至预处理模块，如果是未压缩的视频数据则直接发送至预处理模块；预处理模块根据选定的图像预处理算法对视频数据进行相应的处理，得到处理后的视频图像发送给交互界面设置模块进行同步显示，同时预处理模块将处理后视频数据发送到数据同步组帧发送模块；姿态高度数据读取模块读取相应的姿态、高度和gps数据后，将姿态、高度和gps数据发送给交互界面设置模块进行同步显示，并将姿态、高度数据发送到数据同步组帧发送模块；数据同步组帧发送模块将视频数据与姿态、高度数据进行相应的同步数据组帧后，发送至硬件端；

如图5所示，图像处理计算机对接收到的带有姿态、高度标定的视频数据将目标检测识别，获取目标检测识别后的结果数据，反馈给同步坐标显示模块；同步坐标显示模块根据相应的帧号，将结果数据进行显示。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。