星載圖像壓縮編碼器可靠性技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著人類深空探測(cè)活動(dòng)的快速發(fā)展，深空?qǐng)D像采集的數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)幾何倍數(shù)的增長(zhǎng)，然而有限的深空通信帶寬與大數(shù)據(jù)量的傳輸需求之間的矛盾日益顯著，高效率的星載圖像壓縮技術(shù)成為緩解這一矛盾的重要手段。同時(shí)深空中高能粒子輻射和所用FPGA器件的結(jié)構(gòu)，使得基于FPGA的深空?qǐng)D像處理系統(tǒng)受單粒子的影響越發(fā)顯著。因此，基于 FPGA的編碼器抗輻照與容錯(cuò)方案的研究對(duì)于星載圖像壓縮編碼器的可靠性具有重要意義。
　　本文根據(jù)某深空探測(cè)型號(hào)任務(wù)的實(shí)際需求，以離

2、散提升小波變換和生成樹(shù)獨(dú)立編碼的SPIHT算法為基礎(chǔ)，利用Xilinx的Virtex-4芯片設(shè)計(jì)了一個(gè)完整的星載圖像壓縮編碼器。并在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究了基于SRAM型FPGA的星載圖像壓縮編碼器的抗輻照和容錯(cuò)技術(shù)。本文的主要完成工作有：
　　星載圖像壓縮編碼器采用的核心算法是提升小波變換和生成樹(shù)獨(dú)立編碼的SPIHT，該算法硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單占用資源少。本文從整體電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想上，通過(guò)對(duì)編碼器片外存儲(chǔ)空間及時(shí)間需求的分析，提出了一種

3、硬件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案，減少了片外存儲(chǔ)器的數(shù)量及整個(gè)系統(tǒng)的功耗，優(yōu)化了FPGA電路的時(shí)序。
　　針對(duì)星載圖像壓縮編碼器抗單粒子輻照和容錯(cuò)能力要求，設(shè)計(jì)了冗余保護(hù)處理（TMR和EDAC）方法、安全狀態(tài)機(jī)保護(hù)方法、單幀獨(dú)立處理方法及圖像源異常處理方法等。在三模冗余（TMR）設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用改進(jìn)的XTMR設(shè)計(jì)方案，此方案解決了傳統(tǒng)TMR的表決器電路易受單粒子效應(yīng)影響的缺點(diǎn)。其次對(duì)狀態(tài)機(jī)采用獨(dú)特的OHE+TMR設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，例如對(duì)一個(gè)三位的狀態(tài)機(jī)