本發明專利技術屬于航空、航天有效載荷測試領域，涉及一種星載圖像數據模擬源系統，用于為星載圖像處理系統提供測試用圖像數據，包括：包括基于FPGA實現的存儲寄存模塊和部署在上位機的模擬圖像處理模塊；存儲寄存模塊，用于接收并存儲圖像處理模塊生成的圖像幀數據，提供給星載圖像處理系統；還用于將星載圖像處理系統的返回數據反饋給模擬圖像處理模塊；圖像處理模塊，用于提供圖形用戶界面，接收用戶指令對圖像源數據庫進行管理，組幀生成圖像幀數據傳輸至FPGA；還用于接收經FPGA傳輸的來自星載圖像處理系統的返回數據。本發明專利技術的系統具有適配接口多、配置選項豐富、靈活性高、可靠性強的優點。
1、各類衛星的設計研發是空間科學探索和空間應用發展的重要實現途徑，其中有效載荷作為實現上述途徑的直接工具，需經過嚴格的測試與評估才能被裝配到衛星。圖像處理作為星上數據處理功能的重要組成部分，其地位舉足輕重。為了確保星上圖像采集與處理系統的性能與可靠性，地面全面測試、驗證及評估環節成為了不可或缺的一環。
2、傳統的圖像數據模擬源，主要依賴于ccd相機來產生圖像數據，但其固有的局限性已難以滿足日益增長的多樣化需求。具體而言，這些模擬源在輸出靈活多變場景的圖像內容、實現多種傳輸格式以及提供豐富配置選項方面顯得力不從心。
3、此外現有的通用地面檢測系統無法充分模擬星載圖像處理中可能遇到的復雜環境及異常情況，且難以針對特定的星載圖像處理算法進行深度的優化和適配，導致在實際應用中可能出現匹配度不高、性能不穩定等問題。并且通常一般會使用工控機和fpga板卡外接有效載荷接口轉接板構成，這樣的架構雖然能滿足基本的圖像處理需求，但在處理速度和靈活性方面仍有不足，機箱也會比較笨重不方便攜帶。
2、為了實現上述目的，本專利技術提供了一種星載圖像數據模擬源系統，用于為星載圖像處理系統提供測試用圖像數據，包括：包括基于fpga實現的存儲寄存模塊和部署在上位機的模擬圖像處理模塊；其中，
>3、所述存儲寄存模塊，用于接收并存儲圖像處理模塊生成的圖像幀數據，提供給星載圖像處理系統；還用于將星載圖像處理系統的返回數據反饋給模擬圖像處理模塊；4、所述圖像處理模塊，用于提供圖形用戶界面，接收用戶指令對圖像源數據庫進行管理，組幀生成圖像幀數據傳輸至fpga；還用于接收經fpga傳輸的來自星載圖像處理系統的返回數據。
5、優選的，所述fpga和上位機之間通過pcie高速通道進行通信，使用pcie轉雷電4轉接板。
6、優選的，所述存儲寄存模塊包括：配置控制寄存器組、檢驗單元、外部存儲器管理單元、發送時鐘控制單元、并串轉換單元和串并轉換單元；其中，
7、所述配置控制寄存器組，用于實現上位機對fpga的控制和fpga向上位機返回工作狀態的功能，包括控制寄存器、地址寄存器、大小寄存器、外設寄存器、加載發送狀態寄存器和接收狀態寄存器；
8、所述校驗單元，用于校驗加載過程的數據完整性和正確性，通過控制寄存器的特定字段開啟工作，對輸入數據進行同步頭校驗、指令校驗和數據校驗，并將校驗結果寄存到接收狀態寄存器的特定字段；
9、所述外部存儲器管理單元，用于實現外部sdram存儲器的高效讀寫，提供sram存儲器讀寫接口給其他模塊，通過控制寄存器、地址寄存器和大小寄存器的控制，實現將指定大小數據從邏輯區域寫入到存儲器的指定地址，和從存儲器的指定地址讀取指定大小數據到邏輯區域；
10、所述發送時鐘控制單元，用于根據控制寄存器的特定字段，生成并選擇對應頻率的時鐘作為發送時鐘；
11、所述并串轉換單元，用于接收外部存儲器管理單元的數據，使用發送時鐘控制單元選定的發送時鐘，將并行數據轉換為串行數據輸出至fpga板卡的外部接口；
12、所述串并轉換單元，用于根據控制寄存器的使能標志位，將fpga板卡外部接口接收到的串行數據轉換為并行數據，以字節為單位傳輸至外部儲存器管理單元。
13、優選的，所述控制寄存器、地址寄存器、大小寄存器和外設寄存器支持讀和寫操作，所述加載發送狀態寄存器和接收狀態寄存器僅支持讀操作。
14、優選的，所述圖像處理模塊包括：系統控制功能單元、圖像源數據庫管理單元、加載功能單元、發送功能單元和接收功能單元，其中，
15、所述系統控制功能單元，用于通過獲取fpga的控制寄存器的系統狀態字段進行系統狀態監測，用于通過獲取pcie高速通道的鏈路狀態信息進行鏈路狀態監測，還用于對圖像處理模塊和fpga進行統一的復位及初始化；
16、所述圖像源數據庫管理單元，用于對本地的圖像集進行索引和調用，用于根據圖像大小信息和位深度信息實現圖像預覽，還用于進行圖像增強；
17、所述加載功能單元，用于根據用戶加載指令，實現圖像數據組幀，內存管理，及幀加載校驗，并將處理后的圖像幀發送至fpga；
18、所述發送功能單元，用于根據用戶發送指令，將發送指令和發送參數配置到fpga；
19、所述接收功能單元，用于根據用戶接收指令，接收fpga返回的數據，進行存儲并顯示。
20、優選的，所述加載功能單元的處理包括：
21、步驟1)啟動加載線程；
22、步驟2)對用戶加載指令進行解析，打開待加載圖像；
23、步驟3)根據圖像信息及幀格式分配幀空間，依次添加幀頭、圖像數據和幀尾，對待加載圖像數據進行組幀，并使用內存管理分配內存地址，通過h2c通道的dma將圖像幀數據傳輸到fpga的外部sdram存儲器；
24、步驟4)配置fpga的控制寄存器、大小寄存器和地址寄存器；
25、步驟5)對圖像幀進行校驗，并將校驗結果同步反饋至圖形用戶界面；
26、轉至步驟2)，直至全部待加載圖像傳輸完畢，結束加載線程。
27、優選的，所述幀格式中的幀頭包括：8字節的同步頭、2字節圖像寬、2字節圖像高、2字節圖像位深度、4字節圖像占用字節和2字節幀頭校驗；
28、圖像數據占用字節數由圖像實際數據量確定；
29、幀尾是2字節的數據校驗，其計算方式是把圖像數據的每個字節進行累加，累加完畢得到累加和。
30、優選的，所述接收功能單元的處理過程包括：
31、步驟1)啟動接收線程；
32、步驟2)配置控制寄存器；
33、步驟3)檢測結束標志是否被置位，如果被被置位，轉至步驟5)；如果沒有被置位，則讀取接收狀態寄存器；判斷接收塊是否寫滿，判斷為否，轉至步驟3)，否則，轉至步驟4)；
34、步驟4)發起c2h通道的dma請求，讀取對應塊的數據，在讀取完成后，對控制寄存器的對應位置位，將塊數據寫入文件中，轉至步驟3)；
35、步驟5)讀取接收狀態寄存器，獲取最后一個塊已經存入的數據量，發起c2h通道的dma請求，將最后一個塊的數據寫入文件，關閉接收線程，完成一次接收。
36、優選的，所述圖形用戶界面包括：
37、系統控制區域，用于實現對本系統的啟動、停止及狀態監控操作，提供調試功能入口，實現對配置控制寄存器組的直接讀寫；
38、圖像源數據庫選項卡，用于配置和管理各類圖像源數據，提供實時圖像預覽及參數調整，提供圖像的加載功能配置參數接口，提供圖像的加載功能接口；
39、發送接收功能選項卡，用于瀏覽已加載圖像本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種星載圖像數據模擬源系統，用于為星載圖像處理系統提供測試用圖像數據，其特征在于，包括：包括基于FPGA實現的存儲寄存模塊和部署在上位機的模擬圖像處理模塊；其中，
2.根據權利要求1所述的星載圖像數據模擬源系統，其特征在于，所述FPGA和上位機之間通過PCIe高速通道進行通信，使用PCIe轉雷電4轉接板。
3.根據權利要求1所述的星載圖像數據模擬源系統，其特征在于，所述存儲寄存模塊包括：配置控制寄存器組、檢驗單元、外部存儲器管理單元、發送時鐘控制單元、并串轉換單元和串并轉換單元；其中，
4.根據權利要求3所述的星載圖像數據模擬源系統，其特征在于，所述控制寄存器、地址寄存器、大小寄存器和外設寄存器支持讀和寫操作，所述加載發送狀態寄存器和接收狀態寄存器僅支持讀操作。
5.根據權利要求3所述的星載圖像數據模擬源系統，其特征在于，所述圖像處理模塊包括：系統控制功能單元、圖像源數據庫管理單元、加載功能單元、發送功能單元和接收功能單元，其中，
6.根據權利要求5所述的星載圖像數據模擬源系統，其特征在于，所述加載功能單元的處理包括：
7.根據權利要求6所述的星載圖像數據模擬源系統，其特征在于，所述幀格式中的幀頭包括：8字節的同步頭、2字節圖像寬、2字節圖像高、2字節圖像位深度、4字節圖像占用字節和2字節幀頭校驗；
8.根據權利要求5所述的星載圖像數據模擬源系統，其特征在于，所述接收功能單元的處理過程包括：
9.根據權利要求1所述的星載圖像數據模擬源系統，其特征在于，所述圖形用戶界面包括：
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【技術特征摘要】
1.一種星載圖像數據模擬源系統，用于為星載圖像處理系統提供測試用圖像數據，其特征在于，包括：包括基于fpga實現的存儲寄存模塊和部署在上位機的模擬圖像處理模塊；其中，
2.根據權利要求1所述的星載圖像數據模擬源系統，其特征在于，所述fpga和上位機之間通過pcie高速通道進行通信，使用pcie轉雷電4轉接板。
3.根據權利要求1所述的星載圖像數據模擬源系統，其特征在于，所述存儲寄存模塊包括：配置控制寄存器組、檢驗單元、外部存儲器管理單元、發送時鐘控制單元、并串轉換單元和串并轉換單元；其中，
4.根據權利要求3所述的星載圖像數據模擬源系統，其特征在于，所述控制寄存器、地址寄存器、大小寄存器和外設寄存器支持讀和寫操作，所述加載發送狀態寄存器和接收狀態寄存器僅...
【專利技術屬性】
技術研發人員：傅志宇，張學全，
申請(專利權)人：中國科學院國家空間科學中心，
類型：發明
國別省市：
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