Разработка функционального блока для автоматизации диагностики бортовых волоконно-оптических линий связи
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
#171;Ресурс-ДК показана на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2. Структурная схема одного из каналов системы приема и преобразования информации космического аппарата дистанционного зондирования Земли Ресурс-ДК
Блок ОЭП имеет шесть зон компенсации, каждая из которых содержит по шесть ФПЗС матриц. Уровень сигналов на регистровых выходах ФПЗС с временной задержкой и накоплением (ВЗН) соответствует суммам поступивших на входы столбцов пикселей, отраженных от точек объекта энергией световых потоков. Многоканальная СППИ высокого разрешения Сангур-1 базируется на использовании ФПЗС Круиз с временной задержкой и накоплением, разработанных и изготовленных в НПП Электрон-Оптроник по заказу НПП ОПТЭКС специально для КА ДЗЗ Ресурс-ДК. Формат матрицы ФПЗС Круиз составляет 1024 элемента в строке на 128 элементов в столбце с размерами пикселя 9х9 мкм. Как видно из приведенной структурной схемы, в СППИ цифровая обработка видеоинформации выполнена с межблочным разделением на первичную обработку в блоках ОЭП и вторичную в блоках сжатия ВИ.
Тракт цифровой обработки ВИ состоит из трех блоков ОЭП, в фотозоне которых установлено по 36 ФПЗС с ВЗН. Суммарная длина строки блока ОЭП составляет 36000 пикселей. Использование ФПЗС матриц нового типа и высокопроизводительных микросхем позволило значительно увеличить полосу приема видеоинформации, а также уменьшить размер пикселя, что привело к значительному увеличению объемов принимаемой видеоинформации.
Суммарный объем данных в цифровых потоках видеоинформации на входах подсистемы цифровой обработки видеоинформации для одного ОЭП в единицу времени определяется выражением:
,(1.1)
Где - количество ФПЗС в зоне компенсации ОЭП;
- количество аналоговых информационных выходов одного ФПЗС; - количество фотоприемных ячеек в строке, включая темновые ячейки на один регистровый выход ФПЗС;
- разрядность преобразованной в АЦП аналоговой видеоинформации; - скорость движения изображения в центре фокальной плоскости ОЭП, мм/с;
- количество зон компенсации в одном ОЭП;
- размер фотоприемной ячейки в направлении движения изображения, мкм.
Для увеличения скорости считывания ВИ ФПЗС матрицы в блоке ОЭП имеют по два 10-разрядных выхода, которые заводятся на входы АЦП. Через первый регистровый выход с прямой последовательностью номеров считывается видеоинформация с первого по пятьсот двенадцатый пиксель. Через второй регистровый выход с обратной последовательностью номеров считывается видеоинформация с тысяча двадцать четвертого по пятьсот тринадцатый пиксель. При этом АЦП обрабатывает видеоинформацию только с одного выхода ФПЗС матрицы. Суммарное количество регистровых выходов ФПЗС в блоке ОЭП равно 72. iелью уменьшения количества выходных жгутов блока ОЭП было введено попиксельное уплотнение ВИ в три раза, которое осуществляется путем мультиплексирования каналов трех АЦП в один цифровой поток.
С учетом предварительного уплотнения в ОЭП каналов ВИ в три раза общее количество передатчиков в линии связи определяется из выражения:
(1.2)
и составляет для одного ОЭП КА Ресурс-ДК, имеющего 6 зон компенсации, 288 передатчиков.
Так как пропускная способность используемых в настоящее время радиоканалов ограничена, в СППИ производится сжатие передаваемой видеоинформации. Это позволяет снижать информационные затраты на передачу видеоинформации. Однако в процессе эксплуатации СППИ КА ДЗЗ Ресурс-ДК выявилось, что трансформаторные линии связи работают практически на пределе своих возможностей. А скорость передачи информации по электрическим линиям связи ограничивается скоростью передачи через герметизированные электрические разъемы с максимальной частотой работы в 30 МГц.
С течением времени стало видно, что аппаратная реализация СППИ с межблочным разделением функций цифровой обработки и упаковки ВИ практически подошла к своему верхнему пределу. Поэтому в системах следующих поколений было принято решение объединить этапы цифровой обработки и упаковки видеоинформации, которые решаются в отдельных блоках системы, в единые моноблоки - интегральные оптико-электронные преобразователи (ИОЭП).
Структурная схема СППИ КА ДЗЗ с использованием ИОЭП представлена на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 Структурная схема системы приема и преобразования информации космического аппарата дистанционного зондирования Земли без межблочного разделения функций
Объединение этапов цифровой обработки и упаковки видеоинформации было компенсировано повышением степени интеграции аппаратуры СППИ. Цифровая обработка и упаковка ВИ производится непосредственно в ячейках тракта обработки сигнала (ТОС) блоков ИОЭП КА ДЗЗ в ПЛИС. Также в ИОЭП интегрирована часть функций блоков управления и тактового питания.
Таким образом, с развитием новых технологий аппаратура космических аппаратов постоянно модернизируется и постепенно возрастает не только степень интеграции, но и объем передаваемой информации. Соответственно с увеличением скорости передачи данных возросло и количество линий связи, что привело к резкому повышению уровня помех и электромагнитных наводок при передаче данных и поставило под угрозу качество и надежность аппаратуры.
К тому же, современные линии передачи составляют значительную часть от массы всей аппаратуры. Сопоставительный анализ массы блоков для вариантов и