用于光电经纬仪的高速图像数据记录技术

　　0　引　言

　　随着我国武器试验技术的迅速发展,参与试验的光学测量设备不仅要获得目标的外弹道轨迹、飞行轨迹等测试参数,同时还要获得目标的飞行姿态参数、目标的光学特性参数以及精度更高的常规测量参数[1],这些参数的测量依赖于光学测量设备必须从不同角度获得目标的高速成像信息(包括可见光、红外) 和设备跟踪的测量信息,所以高速图像数据和同步的测量信息的实时记录技术是关键因素。本文从这个角度出发,研究了一种高速图像数据和测量信息实时记录的方法和技术。

　　1　高速图像数据记录的基本原理

　　目前,最常用的高速数据记录的方式是磁盘冗余阵列,它由高性能的计算机、磁盘冗余卡以及大容量高速度的SCSI(Small Computer System Interface)硬盘组成[2],其数据存储速度很快。为了减小设备的体积,高速图像数据记录系统采用独立于计算机系统的SCSI硬盘数据记录方式。

　　该记录系统的原理框图如图1所示。系统从存放数据的FIFO中取出数据[3,4],通过SCSI协议控制器把数据实时送入SCSI总线,并进入高速SCSI硬盘进行数据记录。记录系统主要包括微处理器、DMA控制器、数据缓存器和高速SCSI硬盘等。在数据的输入接口部分,需要有数据缓存单元,采用专用的FI-FO芯片。

　　设计独立于微机系统的SCSI硬盘控制器,实际上就是设计一个脱离微机控制的具有高速DMA接口和微处理器接口的SCSI协议控制器,可以管理硬盘并处理I/O操作以达到高速数据记录的功能。微处理器用来控制SCSI协议控制器的工作,实现对高速SCSI硬盘的有效控制。该高速硬盘记录系统要实现数据的持续高速记录,数据处理速度要相应提高,通常这类设备选用DSP或者高速单片机作为微处理器。同时对控制器中的微处理器要开发高速、高效、功能强的SCSI硬盘控制器驱动程序,最终完成高速数据记录任务。驱动程序是整个系统的核心调度,它必须使系统的所有部件协调运行,对整个硬件时序合理调度,才可以完成整个系统的任务。对于大容量SCSI硬盘记录系统,SCSI控制软件首先要有效地控制SCSI硬盘,实现高速数据流的读出和写入,发挥硬盘的最大潜能。传送大量数据采用的是DMA方式。电路采用复杂可编程逻辑器件构造了一个独立的DMA控制器。

　　在系统中,SCSI硬盘仅是一个数据存储体,是与计算机操作系统无关的硬盘;但在事后数据处理的时候, SCSI硬盘又可以作为活动硬盘,通过计算机中的SCSI适配卡把此硬盘接入计算机,然后通过编程实现数据的导出。数据导出主要靠软件来完成,把SC-SI硬盘和计算机相连接,通过软件控制,就可根据要求实现测量数据的导出。基本过程如图2所示。AS-PI代表的含义是高级SCSI编程接口,计算机的软件系统通过ASPI接口与SCSI总线交换信息。在Win-dows下,ASPI通过连接动态链接库来实现并自动得到ASPI接口地址,然后通过自行编制的程序代码就可以实现对SCSI设备的数据读写操作。