專利名稱：基于dsp的景像匹配計算機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種景像匹配計算機，特別是一種基于DSP景像匹配計算機，用于實時 數(shù)據(jù)采集、匹配計算和定位信息輸出。
背景技術(shù)：
進入二十世紀七、八十年代，景像匹配技術(shù)已應(yīng)用于空軍多種飛機的導(dǎo)航和對地攻 擊，更廣泛應(yīng)用于巡航導(dǎo)彈的導(dǎo)航制導(dǎo)，并且產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益，而且國外先進國 家的景像匹配導(dǎo)航定位系統(tǒng)，向著光學、紅外、雷達成像等多種傳感器的數(shù)據(jù)融合及精 度更高的方向發(fā)展，以滿足載機(載彈)在各種氣象條件下更準確地完成導(dǎo)航定位和對 地攻擊任務(wù)。我國開展景像匹配技術(shù)的理論和應(yīng)用研究起步較晚，且已在精確制導(dǎo)武器 上應(yīng)用，但尚未在飛機上使用。由于我國對GPS沒有自主權(quán)，具有自主權(quán)的北斗二代系 統(tǒng)尚未建成，而且衛(wèi)星定位信息易受干擾，因此開展具有自主性的景像匹配導(dǎo)航定位系 統(tǒng)應(yīng)用研究促進該技術(shù)在飛機上應(yīng)用具有重要意義。
由于飛機上已安裝有慣導(dǎo)系統(tǒng)、高度表，為應(yīng)用景像匹配系統(tǒng)只需在機上增加CCD 相機(偵察飛機上已安裝)和匹配計算機，因此具有體積小、運算速度快、可靠性高等 技術(shù)特點的景像匹配計算機是景像匹配技術(shù)在機上應(yīng)用的關(guān)鍵設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有研究景像匹配應(yīng)用與實驗研究的不足之處在于①采用PC進行實驗，體積大， 尤其是在試飛實驗時，需要有人進行操作和監(jiān)控；②為給普通PC供電，需將機上DC27V 電源裂變到AC220V，此過程易產(chǎn)生電磁干擾，使其它設(shè)備工作性能下降。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有采用PC進行景像匹配應(yīng)用與實驗研究的不 足，提供一種具有體積小、運算速度快、可靠性高的景像匹配計算機一一基于DSP的景 像匹配計算機。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為基于DSP的景像匹配計算機，其特征在于包括DSP處理 器單元、存儲器單元、電源單元、外部接口單元和機箱單元，DSP處理器單元通過外部 接口單元與外設(shè)(相機、高度表和慣導(dǎo)或衛(wèi)星定位系統(tǒng))連接采集實時數(shù)據(jù)(實時圖像、 飛行高度和定位信息)，對實時數(shù)據(jù)進行處理并和在存儲單元中的預(yù)先存儲的基準圖像 信息進行相關(guān)運算獲得匹配定位信息，進而將定位信息、實時數(shù)據(jù)存儲在存儲器單元中 以及通過外部接口單元送到外設(shè)上進行顯示或監(jiān)控，電源單元為整個系統(tǒng)和部分外設(shè)供
4電，機箱單元用于固定DSP處理器單元、存儲器單元、電源單元以及外設(shè)接口和電源開 關(guān)，而且電源單元具有適應(yīng)DC18 36V直流電和電池供電兩種供電方式。
所述的DSP處理器單元包括DSP芯片、視頻解碼電路、電源電路、時鐘電路、EMIF 總線、SD讓、FLASH、函/100M以太網(wǎng)接口 、 ATA硬盤接口和UART單元及異步串口 RS232 電平轉(zhuǎn)換電路，DSP芯片是負責數(shù)據(jù)采集和匹配計算以及任務(wù)調(diào)度；視頻解碼電路將模 擬的視頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并送入DSP芯片中供匹配計算；電源電路為DSP芯片提供 穩(wěn)定的供電電路，使DSP芯片能夠正常工作；時鐘電路為整個DSP處理器單元提供穩(wěn)定 的時序；EMIF總線提供了外部存儲擴展接口，用于和SDRAM、 FLASH和ATA硬盤連接以 及利用先進先出存儲器擴展RS232接口；異步串口 RS232電平轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)DSP處理器 單元對外設(shè)數(shù)據(jù)的采集；10M/100M以太網(wǎng)接口用于用于傳輸DSP處理單元中數(shù)據(jù)在終端 顯示設(shè)備上顯示。DSP芯片為TMS320C6000系列，具有超長指令字結(jié)構(gòu)；SDRAM是8MX 64bits的HY57V561620系列電器元件；FLASH是4MX8bits的K9K2G16U0M系列電器元 件實現(xiàn)；視頻解碼電路中的視頻解碼芯片采用TVP5150PBS系列芯片實現(xiàn)。
所述的電源單元包括電源電路、電源轉(zhuǎn)換模塊、指示燈和開關(guān)，具有適應(yīng)DC18 36V 直流電和電池供電兩種輸入供電方式以及對外輸出DC12V和DC5V，外部接口單元中的 DC12V輸入/輸出接口和DC5V輸入/輸出接口具有輸入和輸出復(fù)用功能。
本發(fā)明能夠取得如下的技術(shù)效果①體積小、運算速度快、可靠性高；②采用適應(yīng) DC18 36V直流電和電池供電方式和復(fù)甩電路，減小電磁千擾，且可給部分外設(shè)供電， 為不同場合應(yīng)用提供了便利；③提供了豐富的外部接口，且采用防插錯插頭，便于使用。


圖1為本發(fā)明的基于DSP的景像匹配計算機的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本發(fā)明的基于DSP的景像匹配計算機的DSP處理器單元框圖； 圖3為本發(fā)明的基于DSP的景像匹配計算機的電源單元的框圖； 圖4為本發(fā)明的基于DSP的景像匹配計算機的存儲器單元的框圖； 圖5為本發(fā)明的基于DSP的景像匹配計算機的外部接口示意圖； 圖6為本發(fā)明的基于DSP的景像匹配計算機的電源單元接線圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括DSP處理器單元、存儲器單元、電源單元、外部接口單元 和機箱單元，DSP處理器單元通過外部接口單元與外設(shè)(相機、高度表和慣導(dǎo)或衛(wèi)星定 位系統(tǒng))連接采集實時數(shù)據(jù)(實時圖像、飛行高度和定位信息)，對實時數(shù)據(jù)進行處理 并和在存儲單元中的預(yù)先存儲的基準圖像信息進行相關(guān)運算獲得匹配定位信息，進而將定位信息、實時數(shù)據(jù)存儲在存儲器單元中以及通過外部接口單元送到外設(shè)上進行顯示或 監(jiān)控，電源單元為整個系統(tǒng)和部分外設(shè)供電，機箱單元用于固定DSP處理器單元、存儲 器單元、電源單元以及外設(shè)接口和電源開關(guān)，而且電源單元具有適應(yīng)DC18 36V直流電 和電池供電兩種供電方式。
如圖2所示，本發(fā)明的DSP處理器單元包括DSP芯片、視頻解碼電路、電源電路、 時鐘電路、EMIF總線、SDRAM、 FLASH、 10M/100M以太網(wǎng)接口 、 ATA硬盤接口和UART單 元及異步串口 RS232電平轉(zhuǎn)換電路，DSP芯片是負責數(shù)據(jù)采集和匹配計算以及任務(wù)調(diào)度； 視頻解碼電路將模擬的視頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并送入DSP芯片中供匹配計算；電源電 路為DSP芯片提供穩(wěn)定的供電電路，使DSP芯片能夠正常工作；時鐘電路為整個DSP處 理器單元提供穩(wěn)定的時序；EMIF總線提供了外部存儲擴展接口，用于和SDRAM、 FLASH 和ATA硬盤連接以及利用先進先出存儲器擴展RS232接口；異步串口 RS232電平轉(zhuǎn)換電 路實現(xiàn)DSP處理器單元對外設(shè)數(shù)據(jù)的采集；10M/100M以太網(wǎng)接口用于用于傳輸DSP處理 器單元中數(shù)據(jù)在終端顯示設(shè)備上顯示。
如圖3所示為，本發(fā)明的電源單元包括電源電路、電源轉(zhuǎn)換模塊、指示燈和開關(guān)，
具有適應(yīng)DC18 36V直流電和電池供電等多種供電方式，電源轉(zhuǎn)換模塊為DC18 36V轉(zhuǎn)
DC5V模塊和DC18 36V轉(zhuǎn)12V模塊。具體的接線方式如圖6所示，具體工作流程為，當
DC18 36V開關(guān)處于0n狀態(tài)，DC18 36V指示燈亮，通過電源模塊的變換得到了 DC5V
和DC12V， DC5V連接到DC5V開關(guān)的Out端，即DC5V開關(guān)的觸點(3)和觸點(5)連同，
(4)和觸點(6)連同，DC5V示燈亮，可直接為負載l供電，DC5V輸入/輸出接口為輸
出端口，輸出電壓為DC5V; DC12V連接到DC12V開關(guān)的Out端，即DC12V開關(guān)的觸點(9)
和觸點(11)連同，(10)和觸點(12)連同，DC12V示燈亮，可直接為負載2供電，
此時DC12V輸入/輸出接口為輸出端口，輸出DC12V，可為外設(shè)供電，稱此供電方式為主
供電方式。當DC18 36V開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，DC18 36V燈不亮；外部輸入的DC5V連接
到DC5V開關(guān)的0n端，即DC5V開關(guān)的觸點(3)和觸點(1)連同，觸點(4)和觸點(2)
連同，DC5V示燈亮，可直接為負載l供電，DC5V指示燈亮，此時的DC5V輸入/輸出接
口為輸入端口；外部輸入的DC12V連接到DC12V開關(guān)的On端，即DC12V開關(guān)的觸點(9)
和觸點(7)連同，觸點(10)和觸點(8)連同，DC12V示燈亮，可直接為負載2供電，
此時的DC12V輸入/輸出接口為輸入端口，稱此供電方式為備用供電方式。當DC18 36V
開關(guān)、DC5V開關(guān)和DC12V開關(guān)處于0ff狀態(tài)時，切斷計算機系統(tǒng)的所有電源。外部輸入
的DC5V和DC12V電源可選用蓄電池。負載1包括DSP處理器單元和存儲器單元中的硬
盤；負載2包括存儲器單元中的硬盤和攝像機。特別注意的是主供電方式和備用供電方式線路不能同對給系統(tǒng)供電，當選用備用 供電方式給系統(tǒng)供電時，DC5V和DC12V的0n狀態(tài)和Out狀態(tài)是等效的。如圖4所示，本發(fā)明的存儲器單元包括ATA硬盤和硬盤托架，硬盤固定在硬盤托架 上，硬盤托架固定在機箱單元的后板上。如圖5所示，本發(fā)明的外部接口單元包括DC18 36V輸入接口、 DC12V輸入/輸出接 口、 DC5V輸入/輸出接口、標準以太網(wǎng)接口、 JTAG接口、 USB接口、 DC5/12V接口、視 頻接口和RS232/422接口，其中DC12V輸入/輸出接口和DC5V輸入/輸出接口采用航空 插頭與DSP處理器單元的電源電路和電源單元的輸出端連接；標準以太網(wǎng)接口、 JTAG接 口、視頻接口和RS232/422接口與DSP處理器單元的以太網(wǎng)接口、 JTAG接口、視頻接口 和RS232/422接口連接；USB接口和DC5/12V接口直接與存儲器單元中的硬盤連接用于 應(yīng)用數(shù)據(jù)的上傳和下載。本發(fā)明的機箱單元包括前板、后板、頂板、底板和側(cè)板，前板有電源指示燈、開關(guān) 及其開關(guān)功能的標注，左上角標有計算機名稱，右下角標有生產(chǎn)單位；后板是根據(jù)接口 單元中各個接口的形狀和大小進行開的孔，用于固定外部接口單元中的各種接口器件； 側(cè)板打了一些圓孔用于散熱；底板用于固定DSP處理器單元；上板安裝拉手用于計算機 的搬運；后板、頂板、底板和側(cè)板為黑色，前板為淺灰色。
權(quán)利要求
1、基于DSP的景像匹配計算機，其特征在于包括DSP處理器單元、存儲器單元、電源單元、外部接口單元和機箱單元。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的景像匹配計算機，其特征在于所述的DSP 處理器單元包括DSP芯片、視頻解碼電路、電源電路、時鐘電路、EMIF總線、SDRAM、 FLASH、 10M/100M以太網(wǎng)接口、 ATA硬盤接口和UART單元及異步串口 RS232電平轉(zhuǎn)換電 路，DSP芯片是負責數(shù)據(jù)采集和匹配計算以及任務(wù)調(diào)度；視頻解碼電路將模擬的視頻信 號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并送入DSP芯片中供匹配計算；電源電路為DSP芯片提供穩(wěn)定的供電 電路，使DSP芯片能夠正常工作；時鐘電路為整個DSP處理器單元提供穩(wěn)定的時序；EMIF 總線提供了外部存儲擴展接口，用于和SDRAM、 FLASH和ATA硬盤連接以及利用先進先 出存儲器擴展RS232接口；異步串口 RS232電平轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)DSP處理器單元對外設(shè)數(shù) 據(jù)的采集；10M/100M以太網(wǎng)接口用于傳輸DSP處理器單元中的數(shù)據(jù)在終端顯示設(shè)備上顯 示。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的景像匹配計算機，其特征在于所述存儲器 單元包括ATA硬盤和托架，托架用于固定ATA硬盤，ATA硬盤用于數(shù)據(jù)存儲。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的景像匹配計算機，其特征在于所述的電源 單元包括電源電路、電源轉(zhuǎn)換模塊、指示燈和開關(guān)，電源轉(zhuǎn)換模塊包括DC18 36V轉(zhuǎn)DC5V 模塊和DC18 36V轉(zhuǎn)12V模塊，具有適應(yīng)DC18 36V直流電和電池供電兩種輸入供電方 式以及對外輸出DC12V和DC5V的功能。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的景像匹配計算機，其特征在于所述的外部 接口單元包括DC18 36V輸入接口、 DC12V輸入/輸出接口、 DC5V輸入/輸出接口、標準 以太網(wǎng)接口、 JTAG接口、 USB接口、 DC5/12V接口、視頻接口和RS232/422接口 ，外部 接口單元負責DSP處理器單元與外設(shè)的連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的景像匹配計算機，其特征在于所述的機箱單 元包括前板、后板、頂板、底板和側(cè)板，前板有電源指示燈和開關(guān)、計算機名稱和生產(chǎn) 單位；后板是接口單元的對外接口和固定硬盤托架；側(cè)板用于散熱；底板用于固定DSP 處理器單元。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于DSP的景像匹配計算機，其特征在于所述的DSP芯 片為TMS320C6000系列，具有超長指令字結(jié)構(gòu)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于DSP的景像匹配計算機，其特征在于所述的SDRAM是8MX64bits的HY57V561620系列電器元件'，F(xiàn)LASH是4MX8bits的跳2G16U0M系列 電器元件實現(xiàn)。
9、根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于DSP的景像匹配計算機，其特征在于所述的視頻 解碼電路中的視頻解碼芯片采用TVP5150PBS系列芯片實現(xiàn)。
全文摘要
基于DSP的景像匹配計算機，包括DSP處理器單元、存儲器單元、電源單元、外部接口單元和機箱單元，DSP處理器單元通過外部接口單元與外設(shè)(相機、高度表和慣導(dǎo)或衛(wèi)星定位系統(tǒng))連接采集實時數(shù)據(jù)(實時圖像、飛行高度和定位信息)，對實時數(shù)據(jù)進行處理并和在存儲單元中的預(yù)先存儲的基準圖像信息進行相關(guān)運算獲得匹配定位信息，進而將定位信息、實時數(shù)據(jù)存儲在存儲器單元中以及通過外部接口單元送到外設(shè)上進行顯示或監(jiān)控，電源單元為整個系統(tǒng)和部分外設(shè)供電，機箱單元用于固定DSP處理單元、存儲器單元、電源單元以及外設(shè)接口和電源開關(guān)，而且電源單元具有適應(yīng)DC18～36V直流電和電池供電兩種供電方式。本發(fā)明具有體積小、運算速度快、可靠性高的優(yōu)點，為景像匹配系統(tǒng)的實驗與應(yīng)用提供了在線處理的計算機。
文檔編號G06T1/00GK101593347SQ20091008779
公開日2009年12月2日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者康 吳, 李鐵軍, 王永威, 龍 趙 申請人:北京航空航天大學