星载图像AI处理装置[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111127294 A(43)申请公布日 2020.05.08

(21)申请号 201910852496.8(22)申请日 2019.09.10

(71)申请人 北京零重空间技术有限公司

地址 102600 北京市大兴区北京经济技术

开发区科创十三街18号院5号楼14层1402(72)发明人 齐明　

(74)专利代理机构 北京智行阳光知识产权代理

事务所(普通合伙) 11738

代理人 黄锦阳(51)Int.Cl.

G06T 1/20(2006.01)G06F 15/78(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图2页

(54)发明名称

星载图像AI处理装置

(57)摘要

本发明公开了一种星载图像AI处理装置，包括硬件结构、系统电路；所述系统电路由FPGA、DDR、SD卡、SSD、cameralink、LVDS、千兆以太网、CAN、IIC、rs422、rs485、spi、io组成；本发明的优点在于：电路支持高速图像信号处理、文件存储、协议接口转换等功能，可以高效的对星载相机输出的图像信息进行在线编辑、实时存储，能够极大的提高卫星在轨拍照的效率并减小X波段数传的负载能力。

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权　利　要　求　书

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1.星载图像AI处理装置，其特征在于：包括硬件结构、系统电路；所述系统电路由FPGA、DDR、SD卡、SSD、cameralink、LVDS、千兆以太网、CAN、IIC、rs422、rs485、spi、io组成。

2.根据权利要求1所述的星载图像AI处理装置，其特征在于：所述硬件结构包括主板和副板两块电路板，所述主板为FPGA核心的高速缓存电路，所述副板主要为低速接口电路和SSD存储；所述的主板和副板采用高速连接器进行板间对插连接，有效缩段连接距离，减小系统硬件体积；

所述FPGA设有SOC主控核心，SOC主控核心、SSD高速存储电路、DDR高速缓存电路，能够在线对微纳卫星相机所输出的图像数据进行AI识别并存储后择时下传，星载相机拍照完成后将原始图像数据传至本装置；后本装置对图像数据进行处理、分析、压缩、分析等一系列智能处理；最后经由本系统把数据发送给x数传。

3.根据权利要求1所述的星载图像AI处理装置，其特征在于：所述的cameralink接口电路、LVDS接口电路、千兆以太网接口电路可以兼容目前市面常见的工业相机接口，并通过存储的数据进行任意接口间的协议转换，适配多种X波段数传系统。

4.根据权利要求1所述的星载图像AI处理装置，其特征在于：其它通信接口包括RS485、RS422、CAN、IIC、SPI、GPIO，用于对工业相机进行动作控制，并与维纳卫星中其它分系统进行接口匹配的数据通信。

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说　明　书星载图像AI处理装置

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技术领域

[0001]本发明涉及一种图像处理装置，具体地说是一种星载图像AI处理装置，属于航天卫星领域。

背景技术

[0002]在目前市面上的相机接口主要是LVDS，cameralink和Gige接口，在对于以上接口的相机进行图像接收中，每块图像接收电路板都会对其进行定制，并没有能够兼容以上所有接口的货架产品。

[0003]目前的X数传设备无法对接收到的图像数据进行文件管理，导致数据在下传过程中，数据的内容无法进行提前判断，增加了对数传分系统的压力和后续地面对接收到的图像的处理难度。

发明内容

[0004]为了解决上述问题，本发明设计了一种星载图像AI处理装置，电路支持高速图像信号处理，文件存储，协议接口转换等功能，可以高效的对星载相机输出的图像信息进行在线编辑，实时存储，能够极大的提高卫星在轨拍照的效率并减小X波段数传的负载能力。[0005]本发明的技术方案为：

星载图像AI处理装置，包括硬件结构、系统电路；硬件结构指系统中电路板的数量、连接方式、机械固定的螺丝固定孔等。[0006]所述系统电路由FPGA、DDR、SD卡、SSD、cameralink、LVDS、千兆以太网、CAN、IIC、rs422、rs485、spi、io等核心部件电路组成。

[0007]硬件结构包括主板和副板两块电路板，所述主板为FPGA核心的高速缓存电路，所述副板主要为低速接口电路和SSD存储；所述的主板和副板采用高速连接器进行板间对插连接，有效缩段连接距离，减小系统硬件体积；

所述FPGA设有SOC主控核心，SOC主控核心（为电子学中对系统级芯片的简称，指集成了双核ARM的FPGA）、SSD高速存储电路、DDR高速缓存电路，能够在线对微纳卫星相机所输出的图像数据进行AI识别并存储后择时下传，星载相机拍照完成后将原始图像数据传至本装置。后本装置对图像数据进行处理、分析、压缩、分析等一系列智能处理。最后经由本系统把数据发送给x数传。

[0008]所述的cameralink接口电路、LVDS接口电路、千兆以太网接口电路可以兼容目前市面常见的工业相机接口，并通过存储的数据进行任意接口间的协议转换，适配多种X波段数传系统。

[0009]其它通信接口包括RS485、RS422、CAN、IIC、SPI、GPIO，用于对工业相机进行动作控制，并与维纳卫星中其它分系统进行接口匹配的数据通信。[0010]本发明的有益效果为：能够兼容市面主流工业相机接口和X数传接口，以及其他微纳卫星分系统的设备；能直接灵活适配在微纳卫星系统中，根据不同的任务特性，进行图像

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数据的AI处理，接口转接，数据存储等功能。

[0011]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。附图说明

[0012]图1为本发明实施例硬件系统的主板组成及接口示意图；

图2为本发明实施例硬件系统的副板组成及接口示意图；；图3是本发明硬件体统的FPGA资源分配示意图；图4是本发明硬件系统的电源树设计方案示意图。

具体实施方式

[0013]以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。[0014]实施例1

如图3所示，一种星载图像AI处理装置，包括SOC主控和硬件电路，采用xilinx品牌的XC7000系列SOC主控，设计一套能够运行文件系统，具有高速信号处理能力。

[0015]根据微纳卫星设计任务的整星匹配接口和遥感相机接口以及X数传设备接口，灵活对本设备进行选择性连接。

[0016]所述硬件电路系统分为高速信号缓存主板和接口通信数据存储副板组成；主板和副板使用高速板间连接器进行对插，用于提高连接线的信号完整性和有效减小硬件系统的体积。

[0017]主板电路（包含FPGA的主板）包含电源输入接口、整版电源树处理电路、cameralink高速相机接口连接器及接口电路、LVDS低电压差分信号接口、SD卡连接器及接口电路、DDR3、minisata连接器及接口电路、主控FPGA及外围电路、一组uart调试接口、一组级联JTAG、一组上电时序调试接口、以及高速FMC连接器。[0018]除了以上提到的接口外，其他所需要的通信总线和接口（RS485、RS422B、SPI、CAN、LVDS接收、千兆以太网、USB、串口、GPIO）均通过高速FMC连接器互联到副板实现。[0019]副板电路（接口所需的外围电路所在的电路板）包含和主板配对的FMC高速连接器，副板所有的信号接口和电源接口均通过高速连接器从主板引入副板接口，包括LVDS发送接口及外围电路、Gige接收接口及外围电路、X4pcie接口及外围电路、USB2.0接口、以及两个J30J接口，其中，J30J-1接口包括一路CAN总线、一路IIC总线和两路RS422总线，其中一路RS422总线可配置成RS485总线；J30J-2接口包括两组SPI总线，一组uart，以及8条普通I/O线和四条隔离的I/O线

相机接收接口（包括cameralink、lvds、千兆以太网、都属于相机接收接口）部分可按实际接使用的相机接口进行灵活匹配，未用到的接口可直接进行闲置，不影响其连接接口的正常通信。

[0020]对于X波段数传机的信号接口（Lvds发送接口）提供多种类型，可按照实际进行灵活选配，为用到的接口可直接进行闲置，不影响其连接接口的正常通信。[0021]对硬件系统内的软件代码可根据实际要求修改，对于特征识别和判断处理方式更

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加灵活。

[0022]硬件电路系统可生产成常熟的货架产品（批产后能够稳定在市场售卖的产品），不再局限于航天系统的常规模式，对每类电路主板全部进行单独定制，减少重复研发的费用，缩短研发周期。提升整星工作效率，实现在微纳卫星系统中的在线图像数据AI处理。

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图1

图2

图3

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图4

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