Фильтр по тематике

Перспективная отечественная ЭКБ космических видеоинформационных систем

Развитие космических видеоинформационных систем требует разработки и выпуска отечественной радиационно-стойкой ЭКБ [1, 3]. Это, во-первых, «глаза» телевизионного оборудования – фотоприёмники [2, 4]. Во-вторых, специализированные ИС, позволяющие быстро создавать надёжные телевизионные системы космического размещения. АО «НИИ телевидения» и ООО «Юник Ай Сиз» совместно реализовали и разрабатывают новые СБИС для космических видеосистем, о которых рассказано в статье.

10.10.2016 427 0
Перспективная отечественная ЭКБ космических видеоинформационных систем

КМОП-сенсор 1024 × 1024

Микросхема 1205XB014 – это КМОП- система на кристалле (СнК), состоящая из матрицы 1024 × 1024 высокочувствительных пикселей, цифроаналоговых схем управления накоплением и считыванием, развёртки, подавления шумов, а также схемы оцифровки видеосигнала в 12-разрядный код.

Для управления сенсором используется четырёхпроводный SPI-интерфейс. Кадровая частота достигает 100 кадр/с. Диапазон экспозиций при Fclk = 50 МГц составляет от 20 мкс до 330 мс. Видеосигнал выводится через четыре параллельных 12-разрядных порта.

Основные параметры 1205XB014 приведены в таблице 1. Архитектура сенсора показана на рисунке 1, а внешний вид микросхемы – на рисунке 2.


Кодер видеоинформации 5022ВХ014

Однокристальный радиационно-стойкий кодер 5022ВХ014 предназначен для кодирования телевизионных сигналов формата до 4K.

По сравнению с кодерами семейства MPEG, он имеет большую эффективность кодирования при существенно меньшей вычислительной сложности [5, 6]. СБИС 5022ВХ014 использует адаптивное трёхмерное дискретное косинусное преобразование (ДКП-3D), которое позволяет на несколько порядков сократить сложность реализации кодера по сравнению с кодером MPEG-4.

Разработанная АО «НИИ телевидения» технология видеокодирования получила условное обозначение EVC (Efficient Video Coding). Состав, основные атрибуты и порядок инкапсуляции элементарного видеопотока, формируемого EVC-кодером в транспортный поток MPEG-TS, регламентированы ГОСТ Р 54998–2012.

Микросхема 5022ВХ014 представляет собой однокристальное ядро EVC-кодера. Она выполнена по КМОП-технологии 0,18 мкм и содержит около 6 млн транзисторов. Фото ИМС приведено на рисунке 3.

Перспективные разработки

В настоящее время АО «НИИ телевидения» и ООО «Юник Ай Сиз» разрабатывают следующие радиационно-стойкие СБИС:

  • матричный КМОП-фотоприёмник высокого разрешения (2048 × 2048) для перспективных телевизионных комплексов бортового и наземного базирования (см. табл. 2);
  • унифицированный контроллер бортовых телевизионных камер;
  • многофункциональный однокристальный цифровой модем.

Основные характеристики разрабатываемого КМОП-фотоприёмника приведены в таблице 2.

Матрица разрабатывается в двух конструктивных вариантах:

1) стандартном (выводы на четыре стороны);
2) для формирования КМОП-мозаик из четырёх матриц (выводы на две стороны).

Унифицированный контроллер будет выполнять следующие функции:

  • управление инициализацией и сменой режимов работы используемых КМОП-фотоприёмников;
  • приём параллельных потоков видеоданных от КМОП-фотоприёмников;
  • устранение мультипликативной составляющей геометрического шума по строке;
  • коррекцию неравномерности характеристик выходных узлов КМОП-фотоприёмников;
  • автоматическое управление временем накопления и аналоговым усилением;
  • гамма-коррекцию;
  • обмен данными с внешней оперативной памятью SDRAM;
  • программирование реализуемых функций, режимов и изменяемых параметров путём загрузки служебных данных в управляющие регистры контроллера по интерфейсу SPI.

Модем обеспечивает передачу и приём данных с применением квадратурной модуляции/демодуляции QPSK и модуляции/демодуляции OFDM. В состав модема входят следующие функциональные блоки:

  • модулятор QPSK;
  • демодулятор QPSK;
  • модулятор OFDM;
  • демодулятор OFDM;
  • интерфейсный блок I2C.

Существующее решение предполагает работу с разрешением до 1 млн пикселов, хотя возможности микросхемы кодера видеопотока уже сейчас позволяют осуществлять сжатие сигналов от фотоприёмников формата 4 млн пикселов.

Выпуск нового набора радиационно-стойких СБИС позволит быстро создавать надёжные телевизионные системы космического базирования различной архитектуры и назначения (ДЗЗ – системы дистанционного зондирования Земли, метеорология, обнаружение опасных космических объектов и т.д.). Предлагаемый набор микросхем нацелен на создание адаптивных видеосистем, в которых динамически перестраиваются чёткость, кадровая частота и число фрагментов кодирования ДКП, что позволяет выравнивать ошибки передачи изображения нестационарных сюжетов по всем аргументам (пространство и время).

Литература

  1. Люхин А.В., Умбиталиев А.А. Обеспечение полного жизненного цикла вооружений и боевой техники предприятиями ОПК: проб­лемы и решения. Вопросы радио­электроники. Серия Техника телевидения. 2013. Вып. 2. С. 15.
  2. Бакланов А.И. Фотоприёмники ПЗС космических систем наблюдения высокого разрешения. Вопросы радиоэлектроники. Серия «Техника телевидения». 2012. Вып. 2. С. 3–19.
  3. Умбиталиев А.А., Цыцулин А.К., Левко Г.В. Перспективные системы ДЗЗ. Системы наблюдения, мониторинга и дистанционного зондирования земли. Тезисы конференции «ДЗЗ-2013». Геленджик. 2013.
  4. Левко Г.В. Крупноформатные ПЗС и ПЗС мозаики (обзор). Вопросы радиоэлектроники. Серия «Техника телевидения». 2013. Вып. 1. С. 34–48.
  5. Умбиталиев А.А., Шипилов Н.Н., Ибатуллин С.М. и др. Способ кодирования и декодирования видеоинформации на основе трёхмерного дискретного косинусного преобразования. Патент РФ №2375838. Опубл. 10.12.2009. БИ №34.
  6. Umbitaliev A.A., Shipilov N.N., Ibatullin S.M. at al. A Versatile Real Time Video Codec Based on Three-Dimensional Discrete Cosine Transform. IBC 2008. RAI International Congress and Exhibition Centre Amsterdam. The Netherlands. Conference 11–15 Sep­tember 2008. PP. 386–391.

Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!

10.10.2016 427 0
Комментарии
Рекомендуем
Модель потенциального рассеяния в задаче диагностики слоистых диэлектриков

Модель потенциального рассеяния в задаче диагностики слоистых диэлектриков

Для решения ряда практических задач, связанных с идентификацией дефектов и повреждений в материалах, установлением состояния конструкций, выявлением неоднородностей в оптически непроницаемых средах и визуализацией их структуры, необходимо обрабатывать информацию, полученную дистанционно, что предусматривает оценку материальных параметров объектов исследования и установление их пространственного распределения. В отличие от математической теории обратных задач рассеяния, которая направлена главным образом на доказательство теорем о существовании и единственности решения, важное прикладное значение имеет разработка вычислительных процедур, которые позволят найти параметры рассеивателей при реальных условиях проведения измерений. Целью статьи является повышение эффективности средств оценивания параметров неоднородных сред по известному распределению рассеянного электромагнитного поля путём решения обратных задач рассеяния. Рассмотрен метод решения обратной задачи рассеяния по коэффициенту отражения для многослойных структур без потерь, высокая точность которого достигается за счёт конечного количества коэффициентов решений Йоста, что позволило избежать вычислений коэффициентов безграничных тригонометрических последовательностей в элементах матрицы рассеяния. Полученные результаты позволили осуществить оценку количества слоёв диэлектрической структуры, установить диэлектрическую проницаемость и ширину каждого слоя по значениям комплексного коэффициента отражения, который известен по результатам измерений на дискретном множестве частот в ограниченном диапазоне. Это дало возможность анализировать диэлектрические материалы неразрушающим методом и идентифицировать расслоение и отклонения параметров слоёв от технологически заданных значений. Разработан метод определения распределения диэлектрической проницаемости вдоль поперечной координаты в диэлектрических плоскослоистых структурах, и развитые алгоритмы идентификации поверхностей раздела по коэффициенту отражения нормально падающей плоской волны использованы как процедуры обработки сигналов в средствах подповерхностной радиолокации, что позволило избежать ложного обнаружения неоднородностей при анализе структуры сред.
04.07.2025 68 0

ООО «ИнСАТ» ИНН 7734682230 erid = 2SDnjd5pUmj
ООО «ИнСАТ» ИНН 7734682230 erid = 2SDnjbxbMrV
  Подписывайтесь на наш канал в Telegram и читайте новости раньше всех! Подписаться