某新型飞机机载数字视频记录仪的设计与实现

文章摘要：本系统着重以下方面的工作: a.不同功能模块分舱屏蔽、隔离;b.电源输入端加滤波、瞬态抑制网络;c.模拟接口信号采取屏蔽措施,其中视频信号必须采用三同轴电缆传输,传输阻抗必须匹配,地线连接采用一点接地方式;d.接口离散量、开关量信号采用光电隔离措施;e.局部电路二次稳压;f.应用EMI滤波器减少VDDA的电源噪音;g.PCB设计时,连接到SZ1510电路的外部LPF尽可能接近封装管脚,最大长度0.5英寸。 通过原理设计与工程实现,完成了高性能的机载彩色视频记录仪的研制。经过各项测试表明,设计思路正确,设计方案合理可行,技术先进,方便实现。随着多媒体计算机技术的发展,存储器容量、性能会不断

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　　本系统着重以下方面的工作:   

　　a.不同功能模块分舱屏蔽、隔离;

　　b.电源输入端加滤波、瞬态抑制网络;

　　c.模拟接口信号采取屏蔽措施,其中视频信号必须采用三同轴电缆传输,传输阻抗必须匹配,地线连接采用一点接地方式;

　　d.接口离散量、开关量信号采用光电隔离措施;

　　e.局部电路二次稳压;

　　f.应用EMI滤波器减少VDDA的电源噪音;

　　g.PCB设计时,连接到SZ1510电路的外部LPF尽可能接近封装管脚,最大长度0.5英寸。

　　通过原理设计与工程实现,完成了高性能的机载彩色视频记录仪的研制。经过各项测试表明,设计思路正确,设计方案合理可行,技术先进,方便实现。随着多媒体计算机技术的发展,存储器容量、性能会不断提高,本系统很容易升级,从而保持技术的先进性。

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　　采用上述算法,对绝大多数不同种类的视频图像MPEG-1均可将数据率压缩为1.15Mbps,以保持较高的图像质量。对PAL制视频信号(-3dB信号带宽:6MHz),MPEG-1采用的原始数据分辨率为352×288,因而其采样频率为7.25MHz。设量化方式为8比特线性量化,且每象素为RGB三基色,则不考虑色度空间子采样时,在25帧/s的帧率下,原始图像数据率为352×288×3×25=76.032Mbps。设压缩后的数据率为1.15Mbps,则可算出压缩比为76.032/1.15=61.15。正是由于较高的压缩性能,考虑将它用于机载视频压缩记录中。

　　2 记录仪的组成与部分单元电路的工作原理

　　如图3所示,整个系统由压缩控制、存储和电源三大模块组成。其中压缩部分由一路MPEG-1音视频压缩电路、控制单元PC-104组成,主要功能是实现对输入音视频信号的数字压缩。存储部分由大容量硬盘组成,完成对压缩数据的长时间记录。电源部分对各模块电路供电。

 

　　在系统启动时,主控计算机对压缩卡进行初始化,设置好MPEG-1压缩格式及数据速率,压缩卡开始工作,在主控计算机的控制下,将压缩后的图像数据写入硬盘。在工作过程中,主控计算机不断监视相关信号,可以在图像中加入相应的标志。在接收到关机信号后,自动结束压缩卡的工作,并关闭主机。系统中的几个主要部分:

　　(1)视频压缩电路:因为MPEG-1压缩算法需要很大的运算量,用软件实时完成比较困难,所以主要依靠硬件电路来实现。在所研制的硬件压缩卡中,主要选用了以色列Zepax公司的SZ1510 MPEG-1编码芯片,实现了对视频信号的高效压缩。该芯片具有功能多、功耗小、温度范围宽等特点,其组成电路如图4所示。主要由运动估计与补偿单元、DCT与反DCT变换单元、可变长编码单元、控制单元、SDRAM接口单元、通用总线接口单元组成。其内部的压缩处理完全采用流水线结构,开机后只需简单初始化即可开始独立工作,自动送出压缩好的数据。外部时钟为27MHz,工作电压为3.3V。

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