基于PXI体系结构的红外图像采集系统设计

２００８年８月第２６卷第４期

西北工业大学学报

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

Ａｕｇ．２００８

Ｖ０１．２６Ｎｏ．４

基于ＰＸＩ体系结构的红外图像采集系统设计

陈康，黄勇，孙力，闫杰

（西北工业大学航天学院，陕西西安７１００７２）

摘要：红外成像导引头的调试通常需要同时获得导引头采集到的红外图像数据和导引头状态信息，传统的采集系统只能将红外图像和状态数据分别进行采集，给调试和分析带来不便并容易引入误差。文章介绍了基于ＰＸＩ体系结构的红外图像采集系统的设计方法和实现方案，该方法将图像数据和状态数据编码到同一数据帧内，通过设计专用图像数据转换板和相机文件，使用ＩＭＡＱＰＸＩ一１４２２图像采集卡将数据采集到计算机内，实现对红外图像及导引头各状态变量并行的高速采集。通过在某型红外导引头实验平台上的测试，该系统在极大缩减测试仪器规模的情况下，能有效地完成对图像及各种状态信号的采集，并提供丰富的测试、调试功能，具有较高的工程参考价值。

关键词：图像采集与分析，ＰＸＩ，红外图像，图像系统

中图分类号：Ｖ４４８．２文献标识码：Ａ文章编号；１０００—２７５８（２００８）０４—０４５８—０５

导引头是导引控制系统中的关键设备，直接影响导弹控制信号的产生，对产品的性能有重大的影响。在实际研制及测试过程中，图像信号和状态信号是独立产生的，如果进行分开测试，则需要高速同步数据记录仪、动态信号分析仪、逻辑分析仪等设备，而且由于是各自分立地测试，不能保证信号之间的同步时序。本文所论述的系统能够将导引头产生的图像数据和产品的状态控制信号同步采集，实时地将图像和导弹状态在工控机上显示及存储，并且提供完备的事后数据分析功能。

１图像采集系统概述

图１为整个图像采集系统结构示意图。整个系统主要由导引头组件、图像数据格式转换器、信号转换及调理单元、ＰＸＩ虚拟仪器组件和工业控制计算机组成。导引头组件包括红外成像单元和控制单元。它产生红外图像数据和各种状态信号；图像数据格式转换器为ＦＰＧＡ模块，主要实现串并转换、帧头帧尾识别、时序转换及匹配、１４２２卡相机图像格式生成等功能；信号调理器为一单片机模块，主要实现模拟量信号放大及转换、数字输入输出信号逻辑判断、过压过流保护；前端ＰＸＩ机箱为主要的采集单元，配有４２２串口通讯卡、ＰＸＩ一１４２２图像采集卡、ＡＤ采集卡、Ｄ１０采集卡，该机箱与工业控制计算机通过光纤连接；工控机对各种数据进行采集和存储，并且完成显示和分析功能。

工控机

光

纤

就

箱

４２２总线

通讯

１４２２图像

采集卡

岫采集１

ＤＩＯ卡

赧阿

叫格式

Ｊ转换器

Ｉ

１信号调

Ｉ理嚣

串行厂——一

划

ｌ

Ｉ导弓ｌ头

ｌ羽试系ｌｌ产品侠

ｌ统电豫ｌｌ电电熏

图１系统结构图

１．１系统设计思想

导引头系统将图像数据按照一定的时序逻辑与产品的各种状态信号形成ＬＶＤＳ串行数据，ＬＶＤＳ串行数据先由差分信号转换为电平信号，经过逻辑

收稿日期１２００７－０４－２８

作者筒介。陈康（１９８０一）．西北工业大学博士生。主要从事飞行器控制与仿真的研究．　万方数据