一种基于FPGA的飞机蒙皮可见光隐身系统的制作方法

本发明涉及飞机机体表面光学隐身工程技术领域，特别是涉及一种采用fpga的飞机可见光视觉隐身硬件系统设计。系统总体分成三个部分，包括图像采集和处理系统、光纤接收和协议转换模组，oled解码和传感器模组。解码和控制部分，lvds视频信号解码主要由fpga来实现。采用fpga中的图像矩阵变换和图像信号转换，使用fpga将存储在外部flash中的图像数据调入外置的dram中，然后从图像显示模块中将图像数据调入图像矩阵变换和图像信号转换模块中进行刷新显示。本设计采用fpga的飞机可见光视觉隐身硬件系统设计重点突破主动照明可见光视觉隐身的应用，研究成果可为实际战斗机可见光光学隐身作为数据参考，以及前期的技术储备。

背景技术：

五代战斗机通过对隐身与综合航空电子系统和后勤保障的重大改进，将隐身性、敏捷性、飞行性能、信息融合、更好的态势感知和能够网络作战等完全结合，产生了此前战斗机发展各个阶段从未出现过的优势。

对于飞机机体表面光学隐身或者伪装方法，通常战场上是采用周围环境中的影像反映在飞机蒙皮表面上，形成与环境的一致色彩伪装或隐身。可见光隐身的需求急剧增加，进而可见光信号抑制的要求需求增加。主动照明在飞机蒙皮上的应用是飞机可见光隐身的具体应用之一。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是如何更有效地实现可见光隐身以及如何应用于战斗机、无人机、直升机等关键作战武器。采用主动照明技术对飞机可见光隐身视觉进行具体应用实现。随着雷达探测器的发展，飞行器的可见光隐身问题突显。

为了突破现有技术的发展，本发明的目的在于提供了一种基于fpga的飞机蒙皮可见光隐身系统，以实现可见光隐身的主动照明实现方法。其优点可以利用传统视频传感器和和柔性oled，实现主动照明可见光隐身在飞机隐身上的应用。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于fpga的飞机蒙皮可见光隐身系统，其特征在于所述系统包括：

图像采集和处理系统，用于采集飞机机体表面图像，并结合外界信号进行图像处理，生成待显示图像的光纤信号；

光纤接收和协议转换模组，所述光纤接收和协议转换模组和图像采集和处理系统之间采用光纤通信，所述光纤接收和协议转换模组实现图像信号的整合和对待显示图像的光纤信号进行解码，并将其转换成待显示图像的lvds视频信号；

oled解码和传感器模组，所述oled解码和传感器模组和光纤接收和协议转换模组之间通过lvds通信，与所述oled解码和传感器模组包括oled驱动屏，传感器单元，解码和控制单元；传感器单元用于采集外界信号，解码和控制单元用于解码待显示图像的lvds视频信号，并驱动oled驱动屏进行显示，所述oled驱动屏用于显示待显示图像。

进一步地，传感器单元包含亮度传感器，色度传感器，和温湿度传感器。

进一步地，所述解码和控制单元采用fpga，光纤接收和协议转换模组传送的待显示图像的lvds视频信号进入flash，使用fpga将存储在外部flash中的图像数据调入外置的dram中，然后从图像显示模块中将图像数据调入图像矩阵变换和图像信号转换模块中进行刷新显示。

进一步地，所述系统还包括电源模块，所述电源模块包括两个部分，分别为主控供电系统和oled显示模块供电系统。主控供电系统先要从28v转换为5v，再从5v转换为分别转换为3.3v，2.5v，1.2v给fpga和其他外围ic供电。led显示模块供电系统要求从28v转为5v。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）利用fpga硬件系统数据存储量大，计算速度快的优点，可以与光纤通信进行结合，统一给飞机其他载体，如雷达等探测器和驱动器进行统一快速的通信；

（2）统一采用飞机蓄电池28v进行oled照明器件的供电；

（3）采用视频传感器对图形进行采集和识别，利用灰度对比度验证目标板和背景亮度对比度，飞机机体表面可以同时在不同角度方位进行安装，对飞机周边环境进行监控和数据采集。

附图说明

图1为一种基于fpga的飞机蒙皮可见光隐身系统的设计示意图。

图2为oled解码和传感器模组的示意图。

图3为光纤接收和协议转换模组示意图。

图4为解码和控制单元的内部逻辑示意图。

图5为解码和控制单元的系统构架示意图。

图中包括：1、图像采集和处理系统，2、光纤，21、通信作用光纤，22、实物光纤，23、单个光纤接收和协议转换模组，3、光纤接收和协议转换模组，4、lvds，5、oled解码和传感器模组，52解码和控制单元，53、oled驱动屏。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

如图1所示，本发明的系统总体分成三个部分，包括图像采集和处理系统1、光纤接收和协议转换模组3，oled解码和传感器模组5。图像采集和处理系统1和光纤接收和协议转换模组3之间采用光纤2通信，oled解码和传感器模组5之间及oled解码和传感器模组5和光纤接收和协议转换模组3之间采用lvds4通信。

图2为oled解码和传感器模组的示意图。oled解码和传感器模组5包含三个部分：oled点阵单元，传感器单元，解码和控制单元；oled驱动屏53包含了oled发光体阵列和oled驱动电路。传感器单元51包含了亮度传感器，色度传感器，温湿度传感器等。解码和控制单元52主要包括fpga和mcu，lvds视频信号解码主要由fpga来实现，控制部分由mcu来实现。oled驱动屏53，其中组合方式为rgb三元色进行显色。

图3为光纤接收和协议转换模组。在光纤接收和协议转换部分要实现两个功能：一个对图像信号的重新整合，将原有的按行按列扫描转变为按每块发光体扫描的模式。另一个对光纤信号进行解码，并将图像信号重新整合完的结果用lvds信号进行输出。光纤接收和协议转换模组。

其中21为通信作用光纤，用于接收视频传感器发出的信号。22为实物光纤。23为单个光纤接收和协议转换模组，每一个光纤接收和协议转换模组23都对应一个oled驱动屏53。lvds4为电平标准，低电压差分信号。5为oled解码和传感器组，采用lvds进行通信。

图4为解码和控制单元的内部逻辑模块。系统启动以后，flash_ctl将flash中的图像数据调入到内建的fifo中，并依次将数据通过ddr_ctl透过mcb模块将数据写入到ddr中，并构建图像列表。

使用usart和exp_io两种方式产生对系统的控制逻辑。当数据通过外部的expio或者usart传入系统中，exp_io_ctl模块或者exp_usart_ctl读取到控制信息，并以数据寄存器的形式给入到pic_select模块中。

pic_select模块会根据给出的图像序列号或者控制指令从ddr_ctl中读取相应的需要刷新的图像数据到pic_select内建的ram中。完成调度后将数据连接到数据格式模块中，对数据进行编码并发送给后级的oled显示模块。

图5为解码和控制单元的系统构架示意图。将外部的ddr，flash，config_flash等ic使用arm处理器替代。考虑独立的arm处理器有足够的内存和flash，不需要再使用fpga的逻辑模块进行进行复杂的数据调度，仅使用编程即可达到数据交互的目的，提高了系统的开发速度。

系统使用fpga的高速io为驱动模块，数据调度和控制使用arm为主要控制单元。arm和fpga使用并行总线连接以提高运行速度。

考虑独立的arm芯片中有足够ram和flash，这里不需要在硬件端考虑数据存储和调度的问题，简化了fpga的设计流程。系统从arm中直接读取图像数据，并对fpga中的图像矩阵变换和图像信号转换模块系统架构进行刷新。