[发明专利]一种光学遥感器通信装置

说明书

技术领域

本发明涉及空间光学遥感器，特别涉及空间光学遥感器的高速数据传输系统。

背景技术

空间光学遥感器的信号处理器主要作用是将多路同轴电缆传递图像传感器模拟信号转换为数字信号，再将数字信号合成后输送到卫星数传分系统。

如图1所示，目前数据传输采用源同步的方式，数据和时钟并行传输；数据传输采用专用电缆连接方式，传输介质为铜缆材质。数据传输的装置包括：信号处理器、专用电缆、数传分系统。信号处理器将合成的图像数字信号以电信号的方式经宇航级专用电缆传输至卫星的数传分系统，实现了空间光学遥感器图像传感器数字信号呼叫上传。但是采用铜缆媒介，源呼叫方式传输数据有一定的局限性。

其一，源同步的方式，数据和时钟并行传输，根据数据和时钟走线延迟，可以在接受端得到很好的时序容量。但是在数据速率非常高时，如1G bps以上，传输过程中时钟与数据分别发送，传输过程中各信号瞬时抖动不一致，破坏了接收数据与时钟之间的定时关系。由于数据与数据之间的偏斜，数据与时钟之间的偏斜，加上PCB走线之间的影响，尤其是信号连接器的容性阻抗的不一致性，都会加剧时钟与数据的偏差，导致有效采样窗口逐渐变小，以至于时钟信号在管脚处找不到一个有效的采样窗口把并行数据一次采样出来。

其二，电缆传输信号随频率增大(由于趋肤效应和传输线原理)，信号损耗和衰减也增大，并且，数据传输速度越高，数据电缆之间电信号相互干扰越大，直接影响数据的可靠性。数据传输速率有限制；同时由于卫星舱内空间体积小，发射质量有限制，不能过多增加传输通道(即传输电缆)，因此，数据上传容量低，影响了数据实时性；。

其三，由于传输电缆数量多，体积大，重量大，给空间和质量受限的卫星装调、系统测试带来一定程度的难度。

在数据传输速率和通道有限的条件下，不能进行大容量图像传感器数字信号的高速传输就制约了遥感技术高精度高实时的发展，成为空间光学遥感器的技术瓶颈之一。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种在空间光学遥感器上采用以SERDES为数据传输方式，以光纤为数据传输媒介的数据通信装置。

本发明的技术解决方案是：一种光学遥感器通信装置，包括发送端和接收端，发送端与接收端之间通过抗辐射光纤连接；发送端包括FPGA发送组件、光发送模块、第一光纤连接器，接收端包括第二光纤连接器、光接收模块、FPGA接收组件；

FPGA发送组件将光学遥感器输出的多路数字化图像数据、外部输入的时钟、使能信号转换成一路串行信号，形成串行接口差分电信号输出至光发送模块；光发送模块将串行接口差分电信号转换成光信号，第一光纤连接器将光发送模块的尾纤与抗辐射光纤对接，使光信号从光发送模块的尾纤耦合到抗辐射光纤；第二光纤连接器将抗辐射光纤与光接收模块的尾纤对接，使光信号从抗辐射光纤耦合到光接收模块的尾纤，光接收模块将通过其尾纤传输的光信号转换成串行接口差分电信号；FPGA接收组件将接收到的串行接口差分电信号进行串转并处理，还原出图像数据，时钟，使能信号，同时上传至卫星平台的数传分系统。

所述的FPGA发送组件工作流程如下：

(1.1)实时接收每一时刻光学遥感器输出的多路数字化图像数据、外部输入的时钟、使能信号转换成一路串行接口差分电信号；将该串行接口差分电信号作为数据单元结合数据头、数据尾组成一个数据包；并按照先进先出的规则进行缓存；所述的数据头、数据尾为按照8B/10B编码规则形成的控制K码；

(1.2)发送齐步字符至光发送模块，由光发送模块发送至接收端；

(1.3)等待至少5ms后，从缓存中取出一个数据包，判断该数据包中的使能信号的状态，当为使能状态时，将该数据包通过光发送模块发送至接收端，发送完成后转步骤(1.2)；否则，直接转步骤(1.2)。

所述的FPGA接收组件工作流程如下：

(7.1)接收光接收模块从发送端接收的齐步字符，准备接收数据包；

(7.2)将接收的数据包进行数据提取，去掉数据头、数据尾得到数据单元；

(7.3)判断数据单元中是否出现控制K码，若出现控制K码，则认为数据单元出错，丢弃该数据单元，转步骤(7.1)；否则，将数据单元还原成多路数字化图像数据、外部输入的时钟、使能信号。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)解决信号传输速率低，通信容量小的问题。