● 摘要
夺取制天权和制信息权对赢得未来战争十分重要,有效利用空间目标监视系统获得空间信息已成为现代军事斗争中的核心能力。相对于地基空间目标监视系统,天基空间目标监视系统具有覆盖范围广、测量精度高、隐蔽强、功耗低及易于小型化实现等方面的优势,具有很大的发展潜力。因此,各国越来越积极研制天基空间目标监视系统。
目标探测作为天基空间目标监视系统中一个重要环节,是整个系统的核心,需要满足天基空间目标监视系统的高准确度和高实时性的要求。因此,本课题着落于天基空间目标监视系统,对目标探测系统进行了重点研究与设计。
首先,基于空间目标探测的理论基础,研究了数字图像中的预处理和目标探测算法的原理与设计思想,比较了其中典型的算法,为空间目标探测系统设计提供了理论依据。对系统的结构进行了分析,设计了双DSP+FPGA的系统设计方案。因此,分模块设计了探测系统的硬件电路,利用电子设计工具Cadence制作了PCB电路板,并进行焊接与调试。
其次,对系统功能划分要求进行了分析,分配了DSP和FPGA的工作任务。FPGA作为主处理器,控制视频图像的采集、显示、存储,并完成图像的预处理算法。DSP作为协处理器,主要负责实现系统中的目标探测处理。通过ADI-BF561特有的PPI(Parallel Peripheral Interface)视频接口和独立于内核运行的DMA(Direct Memory Access)实现DSP和FPGA之间的图像传输。基于硬件结构的程序算法,对各功能模块进行优化。
最后,搭建了空间目标探测系统的平台,开展了硬件单元性能测试、图像采集与显示以及图像预处理、目标探测的实验。实验结果表明:空间目标探测系统能够完成对16frame/s、16-bit、720×576像素的视频图像的目标探测,并具有良好的实时图像处理效果。
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