[发明专利]一种空间相机图像对时信息生成系统

摘要

一种空间相机图像对时信息生成系统，涉及一种空间相机，解决现有方法存在的相机时间同步误差偏大且随相机控制器的工作时序而大幅变化、不能使用高精度时标和平台时标对时等问题。由异步串行通信接口芯片、GPS秒脉冲电平转换芯片、帧/行同步电平转换芯片、晶振和图像对时信息生成FPGA组成，使用状态机处理高精度时标与平台时标，以纯硬件时序电路的方式生成图像对时信息数据，通过两次锁存保证图像对时信息中行号和时间码的对应关系准确可靠。本发明可以达到更高的相机时间同步精度，当GPS系统及其相关接收设备故障时，能够自守时并使用平台时标对时，保证生成的图像对时信息仍能维持一定的精度。

主权项

一种空间相机图像对时信息生成系统，该系统包括异步串行通信接口芯片（10）、GPS秒脉冲电平转换芯片（20）、帧/行同步电平转换芯片（30）、晶振（40）和图像对时信息生成FPGA（50）；其特征是，空间相机的相机控制器通过异步串行通信接口芯片（10）传送高精度时标、平台时标和轮询对时信息指令至图像对时信息生成FPGA（50）；所述图像对时信息生成FPGA（50）在收到轮询对时信息指令后通过异步串行通信接口芯片（10）发送锁存后的图像对时信息至相机控制器；对收到的高精度时标或平台时标进行处理并通过异步串行通信接口芯片（10）发送应答数据帧至相机控制器；所述GPS秒脉冲电平转换芯片（20）用于将GPS接收机发送的GPS秒脉冲信号由长距离传输所用的差分电平转换为TTL电平后传送至图像对时信息生成FPGA（50）；所述帧/行同步电平转换芯片（30）用于将成像单元发送的帧/行同步信号由差分电平转换为TTL电平后传送至图像对时信息生成FPGA（50）；所述晶振（40）用于产生稳定的时钟信号，同时将时钟信号传送至图像对时信息生成FPGA（50）；所述的图像对时信息生成FPGA（50）包括串行通信模块（51）、状态控制模块（52）、时间建立与同步模块（53）、行/帧计数模块（54）和图像对时信息锁存模块（55）；所述串行通信模块（51）用于通过异步串行通信接口芯片（10）与相机控制器进行异步串行通信；从异步串行通信接口芯片（10）接收数据和指令，经串并转换后传送至状态控制模块（52）；将状态控制模块（52）返回的锁存后的图像对时信息或应答数据帧进行并串转换后发送到异步串行通信接口芯片（10）；所述状态控制模块（52）通过有限状态机对从串行通信模块（51）接收到的数据和指令进行处理；当收到的为高精度时标数据时，将时间建立与同步模块（53）中当前秒计数器值设置为高精度时标数据中对应的秒值，之后发送应答数据帧；当收到的为平台时标数据时，将时间建立与同步模块（53）中当前秒计数器值设置为平台时标数据中对应的秒值，将时间建立与同步模块（53）中当前微秒计数器值设置为平台时标数据中对应的微秒值，之后发送应答数据帧；当收到的为轮询对时信息指令时，产生锁存图像对时信息信号送至图像对时信息锁存模块（55），将图像对时信息锁存模块（55）中锁存后的图像对时信息经串行通信模块（51）发送至异步串行通信接口芯片（10）；所述时间建立与同步模块（53）从晶振（40）接收时钟信号，经过分频后进行计数得到当前微秒计数器值；从GPS秒脉冲电平转换芯片（20）接收GPS秒脉冲信号，对GPS秒脉冲信号进行计数得到当前秒计数器值，当检测到GPS秒脉冲信号的下降沿时将当前微秒计数器值设置为0；在当前微秒计数器值为2000000时将当前秒计数器值加2，并将当前微秒计数器值设置为0；所述行/帧计数模块（54）从帧/行同步电平转换芯片（30）接收帧/行同步信号，当检测到帧/行同步信号的上升沿时将当前行/帧计数器值加1，在系统上电复位时将当前行/帧计数器值设置为0；所述图像对时信息锁存模块（55）从行/帧计数模块（54）接收帧/行同步信号和当前行/帧计数器值，从时间建立与同步模块（53）接收当前秒计数器值和当前微秒计数器值，从状态控制模块（52）接收锁存图像对时信息信号；所述图像对时信息锁存模块（55）将帧/行同步信号延迟一个时钟周期后，使用延迟后信号的上升沿锁存当前行/帧计数器值、当前秒计数器值和当前微秒计数器值，锁存后的结果存入图像对时信息缓存中；使用从状态控制模块（52）接收到的锁存图像对时信息信号的上升沿对图像对时信息缓存再次进行锁存，得到锁存后的图像对时信息。