水下雙路SDI高清視頻光端機(jī)研制.pdf

1、海洋中蘊(yùn)藏著豐富的資源，隨著陸地不可再生資源的日益枯竭，各國加大了對海洋資源的開發(fā)。海洋資源的巨大開發(fā)價值促進(jìn)了海洋探測設(shè)備的不斷發(fā)展，高清視頻監(jiān)控是海洋探測設(shè)備的重要組成部分。通過高清視頻監(jiān)控能夠更清晰地了解水下世界，從而推動深海養(yǎng)殖、海底作業(yè)、海底資源開發(fā)等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展。鑒于海洋環(huán)境的復(fù)雜性，迫切需要一種圖像分辨率高（如720P/1080P）、傳輸距離遠(yuǎn)、實時性好、抗干擾能力強(qiáng)的海洋視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
　　本文將整個系統(tǒng)分為

2、甲板接收系統(tǒng)和水下發(fā)送系統(tǒng)兩部分。水下發(fā)送系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)視頻數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)的采集，并完成數(shù)據(jù)的復(fù)用，然后通過光纖將數(shù)據(jù)發(fā)送到甲板接收系統(tǒng)；同時完成反向控制數(shù)據(jù)的解復(fù)用。甲板接收系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行解復(fù)用，將視頻數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)解封裝，并將接收到的視頻數(shù)據(jù)輸出至監(jiān)視器；同時將反向控制數(shù)據(jù)復(fù)用傳輸至水下系統(tǒng)。
　　本文首先通過分析目前的需求和技術(shù)狀況，論證了水下高清光端機(jī)的研究價值。然后介紹了水下雙路SDI高清光端機(jī)的相關(guān)原理和

3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提出了一種水下雙路SDI（Serial Digital Interface）高清視頻光端機(jī)的研制方案，并詳細(xì)介紹了系統(tǒng)硬件設(shè)計和 FPGA邏輯設(shè)計。系統(tǒng)硬件設(shè)計以Xilinx公司的Kintex-7系列的FPGA為主控芯片；以HD-SDI均衡/驅(qū)動電路保證HD-SDI信號的正確傳輸；利用時鐘電路配置系統(tǒng)所需的時鐘；采用串口收發(fā)電路實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)與控制信號的接收與發(fā)送；利用 SFP+光模塊電路完成光-電信號的轉(zhuǎn)換。FPGA的邏輯設(shè)

4、計以Verilog為開發(fā)語言，利用GTX收發(fā)器及SMPTE SD/HD/3G-SDI IP核完成HD-SDI信號的接收和發(fā)送；設(shè)計復(fù)位模塊避免系統(tǒng)進(jìn)入亞穩(wěn)態(tài)狀態(tài)；設(shè)計HD-SDI視頻同步模塊保證視頻有效數(shù)據(jù)的完整性；設(shè)計HD-SDI視頻時序信息提取模塊來保證視頻時序和視頻數(shù)據(jù)對齊；利用數(shù)據(jù)的封裝及解封裝模塊完成多路數(shù)據(jù)的同時傳輸；利用comma字符控制模塊及數(shù)據(jù)對齊模塊保證數(shù)據(jù)在接收端和發(fā)送端順序的一致性。其中FPGA邏輯設(shè)計的重點及難