一种以太网数字影像遥测编码器系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种以太网数字影像遥测编码器系统，包括：遥测编码器装置和遥测影像数据解码软件。本发明通过遥测编码器装置由电源板模块和信号处理板模块构成。信号处理板模块内置用户自定义配置软件，包括影像数据输入端口单元，影像数据接收预处理单元，IIRIG-B时间解码单元，影像数据传输单元，影像数据遥测编码单元，影像数据输出单元，直接数字频率合成单元，信号处理板模块内置用户自定义配置软件，用户借此通过上位机向该操作界面下发码型选择、字长选择、输出速率、D／A输出幅度和零位调整幅度等配置参数信息，遥测影像解码单元内置遥测影像数据解码软件，用于对遥测编码解码，实时播放和回放多路影像信息。
【专利说明】一种以太网数字影像遥测编码器系统
【技术领域】
[0001]本发明属于以太网研究【技术领域】，尤其涉及一种以太网数字影像遥测编码器系统。
【背景技术】
[0002]遥测是将信号的近距离测量值传输到远距离测量站以实现远距离测量，传统的遥测技术是利用传感器技术，通信技术和计算机技术的一门综合性技术；已经在各个行业得到广泛的应用，它是地面测量站获取导弹、卫星、航天器以及武装系统内/外部的环境参数不可或缺的一个部分；特别是在航空航天领域。
[0003]现代飞机飞行试验越来越复杂，试飞任务必须由机上的试飞员和地面上的试飞工程师、试飞指挥员、测试工程师等共同协作完成，遥测对航空飞行试验来说，其作用比以往任何时候更加重要，需求也更加迫切，长期以来国外飞行遥测试验大部分遵照美国IRIG106遥测标准；我国现行的遥测标准(GJB21.2A)基本上也参考了 IRIG106遥测标准，该标准中推荐遥测采用PCM码型，PCM信号传输是不管脉冲的形状和幅度发生了怎样的变化，只要能重现出原来的码组，就能无失真的再现被测信号，因此PCM传输的抗干扰能力比其他传输方式都强，PCM方式也有更高的精度(没有累计误差)，更大的动态范围，而且当数据最终要求输入数字计算机时，用PCM格式传输和储存都有许多优点。
[0004]在现代的遥测体制技术中，PCM遥测编码器采用硬件电路来实现，这样按一定的帧格式设计的多路信号就不容易改变，一旦设计完成，帧格式就很难改变，PCM的输出格式和速率也就固定不变；信息的获取也是通过传感器实现，电路的设计也很复杂，有很大的局限性。
【发明内容】
[0005]本发明实施例的目的在于提供一种以太网数字影像遥测编码器系统，旨在解决现有技术编码格式固定不变和电路复杂等问题
[0006]本发明实施例是这样实现的，一种以太网数字影像遥测编码器系统，所述以太网数字影像遥测编码器系统包括:遥测编码器装置和遥测影像数据解码软件。
[0007]进一步、所述遥测编码器装置包括电源板模块和信号处理板模块；
[0008]电源板模块，包括两个电源模块，将28V转为+12V和-12V和将28V转为+5V，用于转换功能模块所需的电平；
[0009]信号处理板，与所述电源板模块连接，接受电源板模块转换的电平，用于进行系统信号的处理。
[0010]进一步、所述信号处理板模块还包括:
[0011]影像数据输入端口单元，为标准IOM / IOOMbps自适应网络接口连接器RJ45，用于接收UDP影像视频数据的入口并将数据传输至影像数据接收预处理单元；
[0012]影像数据接收预处理单元，与所述影像数据输入端口单元连接，用于接收影像数据输入端口单元的信号并在接收到数据后对多路影像数据解包、成帧；
[0013]IRIG-B时间解码单元获取时间码信息，与所述影像数据接收预处理单元连接，用于将信号经内置的单片机送影像数据接收预处理单元的内部微控制器的URAT3接口并控制影像数据接收预处理单元工作；
[0014]影像数据传输单元，与所述影像数据接收预处理单元连接，用于为影像数据接收预处理单元和影像数据遥测编码单元提供高速数据传输通道；
[0015]影像数据遥测编码单元，与所述影像数据传输单元连接，用于对传输来的数据实现单极性不归零码、曼彻斯特码、随机不归零码三种编码；
[0016]影像数据输出单元，与所述影像数据遥测编码单元连接，包括TTL电平转换电路，RS422电平转换电路，D / A转换电路，用于完成输出控制；
[0017]直接数字频率合成单元，与所述影像数据遥测编码单元连接，由源晶振，频率合成器，70M低通滤波器电路组成，用于输出的频率送入影像数据遥测编码单元，并控制影像数据遥测编码单元工作；
[0018]进一步、所述影像数据传输单元包括集成了 USB2.0的协议的高速USB2.0ULPI收发器电路和EZ-USB芯片电路。
[0019]进一步、所述遥测影像数据解码软件内置于影像数据解码单元中，包括:数据存储模块，数据导出模块，数据解析模块，网络连接收发数据模块以及用于数据处理，显示的网络状态显示模块、影像数据解码模块、影像数据显示模块和控制画面切换、放缩模块，用于对PCM遥测解码后的多路影像视频播放、回放和存储管理。影像数据解码软件能完成JPEG、JPEG2000、GIF、TIF、MJPEG、MPEG、MPEG4、MPEG2、H.264,H.263 格式的解码，播放画面可以切换，同时回放多路视频数据、采集端的ID号、视频采集时间的信息。
[0020]本发明的以太网数字影像遥测编码器系统，通过遥测编码器装置由电源板模块和信号处理板模块构成。信号处理板模块内置用户自定义配置软件，包括影像数据输入端口单元，影像数据接收预处理单元，IIRIG-B时间解码单元，影像数据传输单元，影像数据遥测编码单元，影像数据输出单元，直接数字频率合成单元，信号处理板模块内置用户自定义配置软件，用户借此通过上位机向该操作界面下发码型选择、字长选择、输出速率、D / A输出幅度和零位调整幅度等配置参数信息，遥测影像解码单元内置遥测影像数据解码软件，用于对遥测编码解码，实时播放和回放多路影像信息。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明实施例提供的以太网数字影像遥测编码器系统的结构框图；
[0022]图2是本发明实施例提供的影像数据接收预处理单元的示意图；
[0023]图3是本发明实施例提供的IRIG-B时间解码单元的示意图；
[0024]图4是本发明实施例提供的影像数据传输单元的示意图；
[0025]图5是本发明实施例提供的影像数据遥测编码单元的示意图。
【具体实施方式】
[0026]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027]图1示出了本发明提供的以太网数字影像遥测编码器系统结构。为了便于说明，仅仅不出了与本发明相关的部分。
[0028]本发明的以太网数字影像遥测编码器系统，该以太网数字影像遥测编码器系统包括:遥测编码器装置和遥测影像数据解码软件。
[0029]作为本发明实施例的一优化方案，遥测编码器装置包括电源板模块和信号处理板模块；
[0030]电源板模块，包括两个电源模块，将28V转为+12V和-12V和将28V转为+5V，用于转换功能模块所需的电平；
[0031]信号处理板，与电源板模块连接，接受电源板模块转换的电平，用于进行系统信号的处理。
[0032]作为本发明实施例的一优化方案,信号处理板模块还包括:
[0033]影像数据输入端口单元，为标准IOM / IOOMbps自适应网络接口连接器RJ45，用于接收UDP影像视频数据的入口并将数据传输至影像数据接收预处理单元；
[0034]影像数据接收预处理单元，与影像数据输入端口单元连接，用于接收影像数据输入端口单元的信号并在接收到数据后对多路影像数据解包、成帧；
[0035]IRIG-B时间解码单元获取时间码信息，与影像数据接收预处理单元连接，用于将信号经内置的单片机送影像数据接收预处理单元的内部微控制器的URAT3接口并控制影像数据接收预处理单元工作；
[0036]影像数据传输单元，与影像数据接收预处理单元连接，用于为影像数据接收预处理单元和影像数据遥测编码单元提供高速数据传输通道；
[0037]影像数据遥测编码单元，与影像数据传输单元连接，用于对传输来的数据实现单极性不归零码、曼彻斯特码、随机不归零码三种编码；
[0038]影像数据输出单元，与影像数据遥测编码单元连接，包括TTL电平转换电路，RS422电平转换电路，D / A转换电路，用于完成输出控制；
[0039]直接数字频率合成单元，与影像数据遥测编码单元连接，由源晶振，频率合成器，70M低通滤波器电路组成，用于输出的频率送入影像数据遥测编码单元，并控制影像数据遥测编码单元工作；
[0040]作为本发明实施例的一优化方案，影像数据传输单元包括集成了 USB2.0的协议的高速USB2.0ULPI收发器电路和EZ-USB芯片电路。
[0041]作为本发明实施例的一优化方案，遥测影像数据解码软件内置于影像数据解码单元中，包括:数据存储模块，数据导出模块，数据解析模块，网络连接收发数据模块以及用于数据处理，显示的网络状态显示模块、影像数据解码模块、影像数据显示模块和控制画面切换、放缩模块，用于对PCM遥测解码后的多路影像视频播放、回放和存储管理。影像数据解码软件能完成 JPEG、JPEG2000、GIF、TIF、MJPEG, MPEG、MPEG4、MPEG2、Η.264、Η.263 格式的解码，播放画面可以切换，同时回放多路视频数据、采集端的ID号、视频采集时间的信息。
[0042]下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0043]如图1所示，本发明实施例的以太网数字影像遥测编码器系统包括:遥测编码器装置I内有电源板模块2和信号处理板模块3，[0044]电源板模块2:电源板模块2包括两个电源模块，其一将28V转为+12V和-12V，其二将28V转为+5V，二者均用以电平转换为信号处理板各个功能模块提供所需的电平，
[0045]信号处理板模块3:用于对信号的处理；
[0046]影像数据输入端口单元4为标准IOM / IOOMbps自适应网络接口连接器RJ45，是接收UDP影像视频数据的入口并将数据传输至影像数据接收预处理单元5 ；
[0047]影像数据接收预处理单元5接收影像数据输入端口单元4的信号并在接收到数据后对多路影像数据解包、成帧；
[0048]IRIG-B时间解码单元6获取时间码信息，并将信号经内置的单片机(解码器)送影像数据接收预处理单元5的内部微控制器的URAT3接口并控制其工作；
[0049]影像数据传输单元7包括高速USB2.0ULPI收发器电路71和EZ-USB芯片电路72，集成了 USB2.0的协议，用于为影像数据接收预处理单元5和影像数据遥测编码单元8提供高速数据传输通道；
[0050]影像数据遥测编码单元8选用ALTER公司的EP3C25E14417N器件，主要对传输来的数据实现NRZ-L (单极性不归零码)、BIcp-L (曼彻斯特码)、RNRZ-L(随机不归零码)三种编码；
[0051]影像数据输出单元9包括TTL电平转换电路91，RS422电平转换电路92，D / A转换电路93，完成输出控制；
[0052]直接数字频率合成单元10由源晶振，频率合成器，70M低通滤波器电路组成，输出的频率送入影像数据遥测编码单元8并控制其工作；
[0053]用户自定义配置软件为本模块内置软件，是基于WINDOS XP SP3系统的MFC应用编程软件，由上位机通过串口和设备微控制器ARM的串口连接，用户通过上位机向该操作界面下发码型选择、字长选择、输出速率、D / A输出幅度和零位调整幅度等配置参数信息，
[0054]如图2所示:影像数据接收预处理单元5包括微控制器ARM51和以太网控制器52:
[0055]微控制器ARM51采用TI公司的拥有Cortex-A8内核，主频高达720MHz的高端处理芯片0MAP3530 ；
[0056]以太网控制器52采用SMSC公司的满足IEEE802.3 / 802.3u的标准的LAN9220
-H-* I I
心片；
[0057]LAN9220接收影像数据输入端口单元4的两组差分信号(RX+ / RX-和TX+ / TX-)后转为16位宽的数字信号通过0MAP353052的外扩设备接口 GPMC送入微控制器ARM51处理，同时微控制器ARM51接收到数据后要对多路影像数据解包、成帧；
[0058]如图3所示=IRIG-B时间解码单元6包括隔离变压器61，运放电路62，比较器电路63，施密特触发器64，单片机(解码器)65:
[0059]隔离变压器61连接运放电路62，用以接收时间码仪器的差分信号，使后端的时间码信号和前端隔离，互不干扰；
[0060]运放电路62接比较器电路63，用以增加信号的负载能力，并将运放后的信号送入到单片机(解码器)65的IOl 口 ；
[0061]比较器电路63为过零比较器，将频率为IKHz正弦波时间码信号转为频率为IKHz占空比为1:1的矩形波信号送施密特触发器64 ；[0062]施密特触发器64对频率为IKHz占空比为1:1的矩形波信号整形，使矩形波的上升和下降沿光滑无高频成分，整形后的信号也送入单片机(解码器)65的102 口 ；
[0063]单片机(解码器)65为型号MSP430F147的微控制器，对接收的IOl 口信号和102口信号同时检测并按照IRIG-B解码标准解码，解码后的信号通过单片机(解码器)65的UTXDl接口送入微控制器ARM51的URAT3接口 ；
[0064]如图4所示:影像数据传输单元7包括高速USB2.0ULPI收发器电路71和EZ-USB芯片电路72:
[0065]高速USB2.0ULPI收发器电路71选用SMSC公司的USB3320收发器，该收发器是影像数据接收预处理单元5通过USB 口连接外部从设备的连接器，集成了 USB2.0的协议，主要是将8位的并行数据转为USB差分线(DP和DM)送入EZ-USB芯片电路72设备，作为传输通道主要器件之一；
[0066]EZ-USB芯片72选用Cypress公司推出的CY7C68013A-128AXI，该芯片拥有独特的结构:串口接 口引擎(SIE，Serial Interface Engine)和 MCU (Micro Control Unit)(增强型8051)共同存在于芯片内部；
[0067]如图5所示:影像数据遥测编码单元8主要有FPGA实现，选用ALTER公司的EP3C25E144I7N器件，主要实现NRZ-L (单极性不归零码)、ΒΙφ-L (曼彻斯特码)、RNRZ-L(随机不归零码)三种编码，NRZ-L即原码，不需要码型变换；BIcp-L与NRZ-L的对应关系如图5所示，即ΒΙφ-L码是将NRZ-L码的高电平⑴变为先高电平后低电平(10)，低电平(O)变为先低电平后高电平(01)转换而来；
[0068]RNRZ-L编码思想:RNRZ_L是NRZ-L的基础上一个经过15级移位寄存器之后的输出，NRZ-L的数据输入DATA_in为D0，依次经过Dl，D2，D3，D4等15个寄存器，存储DO与D14，D15输出的数据，RNRZ-L的输出为DATA_out为DO异或D14异或D15.[0069]遥测影像数据解码软件:遥测影像数据解码软件内置于影像数据解码单元中，包含数据存储模块，数据导出模块，数据解析模块，网络连接收发数据模块以及用于数据处理，显示的网络状态显示模块、影像数据解码模块、影像数据显示模块和控制画面切换、放缩模块，用于对PCM遥测解码后的多路影像视频播放、回放和存储管理，影像数据解码软件能完成 JPEG、JPEG2000、GIF、TIF、MJPEG、MPEG、MPEG4、MPEG2、H.264、H.263 等格式的解码，播放画面可以切换，同时回放多路视频数据、采集端的ID号、视频采集时间等信息，
[0070]以太网传输的数字影像遥测编码器系统，包括遥测编码器装置I和遥测影像数据解码软件，遥测编码器装置内置用户自定义配置软件，用户借此通过上位机向该操作界面下发码型选择、字长选择、输出速率、D / A输出幅度和零位调整幅度等配置参数信息，遥测编码器装置I包含电源板模块2和信号处理板模块3，电源板模块2采用工业级开关电源模块为信号处理板模块提供稳定的多路电源；信号处理板模块3包括影像数据输入端口单元4获取多路影像数据；影像数据接收预处理单元5接收影像数据输入端口单元4的信号并在接收到数据后对多路影像数据解包、成帧；IRIG-B时间解码单元6获取时间码信息；影像数据传输单元7为影像数据接收预处理单元5和影像数据遥测编码单元8提供高速数据传输通道；影像数据遥测编码单元8则是完成PCM编码和其他单元的控制；直接数字频率合成单元10由源晶振，频率合成器，70M低通滤波器电路组成，输出的频率送入影像数据遥测编码单元8并控制其工作；影像数据输出单元9包括DDS和多路信号电平输出电路，完成输出控制，输出传输至遥测影像解码单元，遥测影像解码单元内置遥测影像数据解码软件，用于对遥测编码解码，实时播放和回放多路影像信息。
[0071]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种以太网数字影像遥测编码器系统，其特征在于，所述以太网数字影像遥测编码器系统包括:遥测编码器装置和遥测影像数据解码软件。
2.如权利要求1所述的以太网数字影像遥测编码器系统，其特征在于，所述遥测编码器装置包括电源板模块和信号处理板模块； 电源板模块，包括两个电源模块，将28V转为+12V和-12V和将28V转为+5V，用于转换功能模块所需的电平； 信号处理板，与所述电源板模块连接，接受电源板模块转换的电平，用于进行系统信号的处理。
3.如权利要求2所述的以太网数字影像遥测编码器系统，其特征在于，所述信号处理板模块还包括: 影像数据输入端口单元，为标准IOM / IOOMbps自适应网络接口连接器RJ45，用于接收UDP影像视频数据的入口并将数据传输至影像数据接收预处理单元； 影像数据接收预处理单元，与所述影像数据输入端口单元连接，用于接收影像数据输入端口单元的信号并在接收到数据后对多路影像数据解包、成帧； IRIG-B时间解码单元获取时间码信息，与所述影像数据接收预处理单元连接，用于将信号经内置的单片机送影像数据接收预处理单元的内部微控制器的URAT3接口并控制影像数据接收预处理单元工作； 影像数据传输单元，与所述影像数据接收预处理单元连接，用于为影像数据接收预处理单元和影像数据遥测编码单元提供高速数据传输通道； 影像数据遥测编码单元，与所述影像数据传输单元连接，用于对传输来的数据实现单极性不归零码、曼彻斯特码、随机不归零码三种编码； 影像数据输出单元，与所述影像数据遥测编码单元连接，包括TTL电平转换电路，RS422电平转换电路，D / A转换电路，用于完成输出控制； 直接数字频率合成单元，与所述影像数据遥测编码单元连接，由源晶振，频率合成器，70M低通滤波器电路组成，用于输出的频率送入影像数据遥测编码单元，并控制影像数据遥测编码单元工作。
4.如权利要求3所述的以太网数字影像遥测编码器系统，其特征在于，所述影像数据传输单元包括集成了 USB2.0的协议的高速USB2.0ULPI收发器电路和EZ-USB芯片电路。
5.如权利要求1所述的以太网数字影像遥测编码器系统，其特征在于，所述遥测影像数据解码软件内置于影像数据解码单元中，包括:数据存储模块，数据导出模块，数据解析模块，网络连接收发数据模块以及用于数据处理，显示的网络状态显示模块、影像数据解码模块、影像数据显示模块和控制画面切换、放缩模块，用于对PCM遥测解码后的多路影像视频播放、回放和存储管理。影像数据解码软件能完成JPEG、JPEG2000、GIF、TIF、MJPEG、MPEG、MPEG4、MPEG2、H.264、H.263格式的解码，播放画面可以切换，同时回放多路视频数据、采集端的ID号、视频采集时间的信息。
【文档编号】H04N19/00GK103561233SQ201310500017
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】田增山, 刘宇, 周非, 周牧, 钱广, 谭左红 申请人:重庆邮电大学