[发明专利]仿真红外探测器输出信号的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及红外告警设备、红外搜索跟踪设备等，具体是指为该设备的红外实时信号处理平台提供仿真红外探测器输出信号的装置及方法。

背景技术

红外告警设备和红外搜索跟踪设备通常是由红外探测器和红外实时信号处理平台两部分构成。红外实时信号处理平台主要的任务是将探测器发送过来的图像信号进行处理，从复杂背景中检测特定要求的目标，同时给出告警信息或者对其进行跟踪。

在红外告警设备和红外搜索跟踪设备的设计研制过程中，广泛采用了各种仿真手段。利用各种仿真手段，既可以高效的对系统的设计概念和设计方案进行验证、优化，又可以避免使用真实探测器所面临的高开支以及缩短探测器使用寿命等问题。因此仿真试验成为红外告警设备和红外搜索跟踪设备前期研制的一个重要环节。

仿真试验主要有两种类型：一、半实物仿真，该种方式花费较大，灵活性也较差；二、数字图像直接注入式仿真，目前大多数的数字图像注入式仿真系统基于低速总线，无大容量缓存，数据源为模拟图像，因此输出仿真数据速度慢，而且帧与帧之间可能有间断，仿真效果不理想。

发明内容

本发明的目的在于提出一种数字图像注入式红外探测器输出信号的仿真装置和方法，从而实现真实高效仿真实际的红外探测器输出图像数据，满足现有红外实时信号处理平台研发要求。

为实现上述目的，本发明的数字图像注入式红外探测器的仿真装置包括：带PCI总线2的主机1一台，主机内存储有外场试验所采集的红外图像数据库、数字图像注入式红外探测器仿真系统驱动程序；连接于带PCI总线主机和红外实时信号处理平台5的现场可编程门阵列(FPGA)3。该FPGA用于接受红外图像，并且根据后级红外实时信号处理平台要求的接口方式将红外图像数据发送给后级红外实时信号处理平台。

所说的FPGA还外挂有两块大容量同步动态随机存储器(SDRAM)4。

所说的红外图像数据库有包含目标信息的红外图像数据库和不包含目标信息的红外背景图像数据库。

所说的FPGA内部的控制状态机通过开放IP组织Opencores提供的PCIBridge Core和PCI总线连接；控制状态机通过两个SDRAM控制器分别和片外的二个SDRAM连接；控制状态机还连接于数据选择器，用于实现SDRAM输出数据的乒乓切换；在控制状态机的控制下，仿真数据最后通过红外实时信号处理平台接口输出。

本发明的仿真方法包括以下步骤：

主机通过PCI总线将红外图像数据发送给FPGA；

FPGA根据主机发出的指令完成如下任务：

1)数据搬移，当PC机准备好一帧或者多帧数据的时候，发出读取命令，FPGA会将PC机内存中指定地址中指定长度的一块红外图像数据写到一块SDRAM中去，在主机写到一块SDRAM的同时，会将另一块SDRAM中的图像数据读出到后级的红外实时信号处理平台；

2)读写SDRAM切换，当PC机发出切换SDRAM指令的时候，两块SDRAM所起的作用会互换，原先被用来写入PC机内存中数据的SDRAM将用来为后级红外实时信号处理平台提供数据，而原先用来为后级红外实时信号处理平台提供数据的SDRAM将被用来保存从主机发送过来的数据；

3)向主机提供中断，当从主机读取指定长度的数据块后，会向主机发出中断，让主机能够提供下一帧数据；

4)根据主机的指令，向后级红外实时信号处理平台提供包含目标信息的红外图像数据；或者向后级红外实时信号处理平台提供不包含目标信息的红外背景图像数据，并且在发送的过程中实时叠加目标信息，目标信息的叠加由FPGA内部红外实时信号处理平台接口逻辑完成。

本发明的显著特点在于以下几点：

(1)能够通过高速总线从主机端的红外图像数据库获取数据为红外信号实时处理平台的前期研制提供的真实仿真数据；

(2)能够做到传输给后级红外实时处理平台的红外仿真数据帧内不间断；

(3)根据后接不同的后级红外实时信号处理平台提供相应的数据接口；

(4)根据主机发出的指令能够将任意帧数红外仿真图像数据不间断的发送给后级红外实时处理平台或者以两倍以上的速率将固定帧数红外仿真图像数据循环发送给后级红外实时处理平台；

(5)可以在发送红外仿真图像数据时发送红外背景图像，并且在发送的过程中实时叠加目标信息。

附图说明

图1是数字图像注入式红外探测器仿真系统的系统框图。

图2是FPGA内部逻辑示意图。

图3是本发明的主机系统控制流程图。