[發明專利]一種基于目標識別的高幀頻高精度注入式星圖仿真測試平臺

有效

• 申請號: 201811478909.2
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109708662B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 于飛;黃剛;丁琳;李超;劉成;侯帥;趙麗婷;李婧
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種基于目標識別的高幀頻高精度注入式星圖仿真測試平臺，其特征在于：包括DSP圖像數據處理模塊、FPGA圖像合成模塊、視頻轉換模塊、看門狗模塊，其中：

DSP圖像處理模塊：接收外部管理控制器發送的指令信號，所述指令信號包括星圖區域選取指令、噪聲注入指令、畸變模擬指令，根據星圖區域選取指令抓取滿足指令恒星星等需求的所選區域星圖并添加觀測目標，根據噪聲注入指令、畸變模擬指令模擬觀測目標于真實成像過程中產生的畸變及噪聲，將模擬所得添加觀測目標、畸變及噪聲數據后的圖像數據于指定視頻周期內發送至FPGA圖像合成模塊；

所述DSP圖像處理模塊包括噪聲注入單元、恒星選擇單元、像面定位單元、畸變仿真單元，其中：

恒星選擇單元：接收外部管理控制器發送的星圖區域選取指令，抓取所選區域的星圖數據并發送至像面定位單元；

像面定位單元：接收恒星選擇單元發送的星圖數據并根據星圖區域選取指令添加待觀測目標，并將更新后星圖數據發送至畸變仿真單元；

畸變仿真單元：接收像面定位單元發送的更新后星圖數據及外部管理控制器發送的畸變模擬指令，并根據畸變模擬指令于實際成像系統中進行模擬運算，獲取恒星實際位置與恒星理想位置畸變值，進行畸變仿真及特定方向投影，生成畸變仿真后數據；

噪聲注入單元：接收外部管理控制器發送的噪聲注入指令，并根據噪聲注入指令進行噪聲數據仿真運算，生成特定噪聲數據，并與畸變仿真單元產生的畸變仿真后數據共同發送至FPGA圖像合成模塊；

FPGA圖像合成模塊：接收DSP圖像處理模塊發送的圖像數據進行圖像合成，并將合成后圖像通過歸一化運算進行圖層疊加，再將圖層疊加后所得多個視頻周期圖片合成為星圖監視視頻并發送至視頻轉換模塊；

所述FPGA圖像合成模塊包括圖像合成單元、圖層疊加單元、圖像修正單元、視頻合成單元，其中：

圖像合成單元：接收畸變仿真單元發送的畸變仿真后數據及噪聲注入單元發送的特定噪聲數據，并將當前時刻添加數據及原星圖數據合成為單張待觀測星圖同時發送至圖層疊加單元；

圖層疊加單元:接收圖像合成單元于一個視頻周期內發送的N張不同的待觀測星圖，通過歸一化計算疊加為單張合成星圖并發送至圖像修正單元；

圖像修正單元：接收圖層疊加單元發送的單張合成星圖進行灰度修正，將修正后的合成星圖發送至視頻合成單元；

視頻合成單元：接收圖像修正單元于視頻指令周期內發送的合成星圖圖像序列進行視頻合成并發送至視頻轉換模塊；

視頻轉換模塊：接收FPGA圖像合成模塊發送的合成后星圖監視視頻并轉換為外部目標識別平臺所需的視頻格式并向外發送；

看門狗模塊：監測DSP圖像處理模塊及FPGA圖像合成模塊運行過程中的核心電壓，當核心電壓低于DSP和FPGA處理器能夠正常工作的電壓時，對DSP圖像處理模塊及FPGA圖像合成模塊進行復位重啟，并生成錯誤代碼并發送至外部管理控制器；

其中，當圖像數據傳輸帶寬為250MHz、圖像像元數為1k×1k時，DSP圖像數據處理模塊、FPGA圖像合成模塊、視頻轉換模塊傳輸的成像視頻最大幀頻為250Hz；當DSP主頻為1GHz、圖像像元數為1k×1k時，能夠生成的仿真成像視頻最大幀頻為250Hz。

2.根據權利要求1所述的一種基于目標識別的高幀頻高精度注入式星圖仿真測試平臺，其特征在于：所述恒星選擇單元抓取所選區域的星圖數據為星圖灰度值，計算方法如下：

其中，G(x,y)為(x,y)坐標上對應的灰度值，A為恒星最大光強值，由恒星的星等、焦面灰度值量化級數決定，(x₀,y₀)為圖像內恒星的質心位置，σ²為高斯函數的方差，σ為標準差，取1.5。

3.根據權利要求1所述的一種基于目標識別的高幀頻高精度注入式星圖仿真測試平臺，其特征在于：所述指令恒星星等需求的范圍為SAO星表所收錄的星等9.0等及以上的恒星。

4.根據權利要求1所述的一種基于目標識別的高幀頻高精度注入式星圖仿真測試平臺，其特征在于：所述噪聲注入單元注入的噪聲數據種類包括高斯噪聲、椒鹽噪聲。