航空遥感成像高速数据存储系统的设计与实现

【类型】学位论文

【作者】沈添天 

【关键词】 遥感成像 数据存储 可编程逻辑器件 航空遥感

【摘要】高质量航空遥感数据的快速存储是我国对地观测的瓶颈之一。目前全国近百台进口胶片式航空摄影仪承担了绝大部分的航空摄影任务。胶片成像后需经过冲洗、扫描方可用于数字测图，作业周期长，生产成本高，且几何精度较低，逐渐被更为高效的数字航摄仪所取代，而高性能数字航测仪从国外进口极其昂贵。如何发挥现有胶片航摄仪的效能，自行研制数字航摄系统已成为我国对地观测自主发展的重要命题。结合胶片和数字成像系统两者的优点，新型遥感成像系统应运而生。 作为成像系统的核心部件之一，存储系统的运作直接影响到航空遥感作业的速度和质量。本论文依托国家863计划“新型大幅面两用型航空摄影仪的关键技术研究”和“基于超光谱重构的CCD/CMOS高光谱成像原型系统研制与比较研究”，设计实现了新型遥感成像系统的高速存储系统，提供海量图像数据实时存储，实时显示，拍摄参数记录和图像导出等功能，为后续图像校正和拼接提供正确的数据源。 论文首先介绍了可编程逻辑器件FGPA、VHDL开发语言，分析了FPGA实现硬件电路的原理，然后针对海量数据存储的需求，详细研究了硬盘ATA协议。在此基础上，设计实现了基于FPGA的小型化高速数据存储系统，包括系统总体设计、FPGA控制器的功能模块划分以及各个模块的详细设计、仿真和软硬件实现。CCD图像数据经SDRAM缓存再由控制器传送给硬盘，以确保数据的完好无损：写硬盘时采用突发数据传输率为66.6MByte/s的UDMA模式4数据传输方式；实时显示通过800×600的SVGA接口实现；硬盘中的图像通过USB2.0接口导出。论文对CCD驱动和高速数据存储系统搭建成的测试平台进行了大量的地面和飞行实验，对系统的拍摄、导出与清空功能，系统稳定性，存储周期等进行了测试验证，并完成了单个CCD相机的几何定标。数据分析表明，本文所设计实现的高速存储系统能够很好的满足新型遥感成像系统提出的指标要求，且具备很好的稳定性和扩展性。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】北京大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】晏磊，段晓辉

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