[发明专利]一种无锁相环时钟的视频采集系统

说明书

本发明公开了一种无锁相环时钟的视频采集系统，包含晶振、模数转化器、时钟生成模块、重采样处理模块和数字视频处理模块；晶振用于向模数转化器提供固定采样时钟；模数转化器用于以固定采样时钟为采样率将输入的模拟视频转换为无同步特征的数字视频；时钟生成模块用于通过对行同步信号进行数字倍频获得采样时钟；重采样处理模块利用采样时钟对无同步特征的数字视频进行重采样，生成带同步特征的数字视频输入数字视频处理模块。本发明通过固定时钟替代锁相环时钟进行AD采样，避免了在机载环境下锁相环应用的不足，大大提高了机载视频采集的可靠性；数字重采样处理是数字处理技术，不会受到机载环境的影响，因而也保证了机载视频采集的可靠性。

技术领域

本发明属于机载显示控制领域，涉及机载视频高可靠采集技术。

背景技术

机载显示控制系统是向飞行员提供飞机从起飞、导航、搜索、跟踪、瞄准、攻击和着陆全过程所需要的各种信息的关键系统，飞行员凭借这些显示信息完成飞行和作战任务，因而飞机座舱的显示控制是飞行员与飞机之间交换信息的接口，飞机性能优劣、飞行员能力比拼很大程度上取决于“人一机”是否相适应。第二次世界大战后，飞机性能的提高对座舱显示提出越来越高的要求，如要求显示信息量大、直观易读、实时显示、操作简单、精度高等，为满足这些要求，机载显示控制系统经历了由机电伺服仪表系统、电子显示控制系统，综合化电子显示控制系统的发展，这必然对视频性能提出了越来越高的要求，高分辨率、高清晰度、高可靠性成为机载视频显示的发展方向。

机载视频按信号类型划分可分为模拟视频、数字视频两种，数字视频作为视频发展的潮流和趋势，将在越来越多的机载显示控制设备上应用；而模拟视频作为传统的视频类型，仍然在众多领域占据主流地位，其在二代机、三代机、三代半机被广泛采用，在四代机上也被选择使用。

模拟视频是指由连续的模拟信号组成的视频图像，它在机载显示控制系统中一般被转化为数字信号进行处理，如图1，模拟视频在模数转化器(ADC)中以特定时钟CLK(f_CLK＝n×f_HS、f_CLK≥2×f_模拟视频)为采样率采样转换为时间上连续的数字视频信号，并以24bit RGB或16bit YCbCr的数字格式输出。

按图1所示的模拟视频采集处理流程，在普通环境下能够最终获得正常的、无失真的视频信号，但在机载环境中却不一定，究其原因为：机载环境下设备的振动频率一般为0～3kHz，而用于产生采样时钟CLK的锁相环(PLL)环路带宽也为3kHz左右，使得锁相环无法抑制机载环境振动的影响，导致锁相环输出的CLK有抖动发生，模数转换器的采样时钟不稳将使得最终视频出现抖动问题。

为了避免在机载振动环境下出现视频抖动，常用的方法是增大锁相环的环路带宽，提高锁相环抑制外部振动噪声的能力，图2是锁相环的原理结构图，鉴相器用来鉴别输入信号HS与输出信号CLK之间的相位差，并输出误差电压U_d，U_d中的噪声和干扰成分被低通滤波器滤除，形成压控振荡器的控制电压U_c，U_c作用于压控振荡器的结果是把它的输出振荡频率f_O拉向环路输入信号频率f_HS，当f_O＝f_HS时，环路被锁定，通过前分频器得到最终的CLK信号输出，通过反馈链路上的分频器得到频率f_b，且f_b＝f_HS。锁相环环路带宽计算公式及参数说明如下：

f_PLL：锁相环环路带宽

I_P：锁相环电荷泵电流

K_VCO：压控振荡器增益

C_t：锁相环环路滤波电容

N：后分频器分频系数