USB3000 - авиационный многоспектральный сканер

Подробное описание:

Постановка задачи

При выполнении ОКР по созданию малогабаритного многоспектрального авиационного сканера “Этна-М”, предназначенного для дистанционного картирования земного ландшафта в спектральных диапазонах от видимого до инфракрасного, потребовалось решение задач по цифровой обработке большого объема видеоданных и высокоскоростной передаче этих данных в бортовую ЭВМ для их регистрации и отображения в реальном времени.

Для решения этих задач разработан аппаратно-программный блок, аппаратная часть которого размещается в сканере “Этна-М”, а программная часть (программное обеспечение ETNA) устанавливается на бортовую ЭВМ и работает под управлением общесистемного программного обеспечения.

Предприятие, на котором внедрено решение

Федеральным государственным унитарном предприятием “Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем” (ФГУП “НИИКИ ОЭП”) изготовлены опытные образцы сканера “Этна-М” и аппаратно-программного блока к нему, которые успешно прошли летно-конструкторские и предварительные испытания.

Используемое оборудование и программное обеспечение

При разработке аппаратно-программного блока для сканера “Этна-М” в качестве аппаратной части использован скоростной модуль АЦП USB3000, разработчик и изготовитель. ООО “ НПГ Р-Технолоджи”, г. Москва.

Программная часть – программное обеспечение ETNA реализовано на языке программирования С++, среда разработки Builder версии 6.0, с использованием элементов штатного программного обеспечения модуля USB3000.

Описание аппаратно-программного блока сканера “Этна-М”

Аппаратно-программный блок сканера “Этна-М” предназначен для многоканального сбора, цифровой обработке видеосигналов и передачи цифровых данных в бортовую ЭВМ (БЭВМ) для отображения, регистрации и архивации в виде временных зависимостей и растровых графических изображений.

На рис.1. приведена структурная схема аппаратно-программного блока сканера “Этна-М”.

 
Рис. 1. Структурная схема аппаратно-программного блока сканера “Этна-М”.

Многоканальный сбор видеосигналов, поступающих с блоков фотоприемных устройств (ФПУ) и видеоусилителей (БВУ), и их преобразование в цифровой вид обеспечивает модуль USB3000, входящий в состав сканера “Етна-М”

Модуль USB3000 содержит коммутатор аналоговых сигналов, быстродействующий АЦП, сигнальный процессор и контроллер универсальной последовательной шины USB 2.0 для связи с БЭВМ.

На рисунках 2 и 3 приведены внешний вид соответственно сканера “Этна-М” и модуля USB3000.

 
Рис. 2. Внешний вид сканера “Этна-М”.

 
Рис. 3. Внешний вид модуля USB3000.

Разработанное программное обеспечение ETNA (ПО ETNA) включает в свой состав следующие программные модули:

• RIN3000.EXE – основной программный модуль, обеспечивающий управление программируемыми режимами работы модуля USB3000, отображение цифровых видеосигналов в виде временных графиков и в виде растровых изображений по каналам регистрации; запись видеоданных в цифровом формате на носитель информации БЭВМ, формирование и ведение архива регистрируемых данных;
• RVIEW.EXE – программный модуль отображения и обработки архивных видеоданных;
• RDEMO.EXE – демонстрационный (обучающий) программный модуль.

Для обеспечения работоспособности этих программных модулей используются следующие файлы из библиотеки штатного программного обеспечения модуля USB3000: RtecUsb.inf; RtecUsb.sys; Rtusbapi.dll; Zoomer.dll.

Конфигурирования ПО ETNA осуществляется файлами RIN3000.ini, RVIEW.ini, RDEMO.ini.

ПО ETNA разработано в виде Windows-приложений для операционной среды типа Windows XP. При этом бортовая ЭВМ должна иметь следующие технические характеристики: тактовая частота процессора не менее 1600 МГц; объем оперативной памяти не менее 512 МБ; объем носителя информации не менее 40 ГБ; объемом памяти видеокарты не менее 128 МБ; разрешение монитора не менее 768х1024 точек; высокоскоростной интерфейс USB 2.0. На рис.4. показано диалоговое окно программного модуля RIN3000.

 
Рис. 4. Диалоговое окно программного модуля RIN3000.

Основные показатели аппаратно-программного блока сканера “Этна-М”

В ходе проведения экспериментально-производственных работ со сканером “Этна-М” в период с 2004 г. по 2007 г. подтверждены следующие основные показатели аппаратно-программного блока:

• скорость передачи цифровых данных в БЭВМ – 12,00 Мбайт/с;
• число одновременно регистрируемых каналов – 12;
• разрядность цифровых данных – 16 бит;
• объем регистрируемых данных за 1час – 43,0 Гбайт.

Преимущества использованного решения

Использование скоростного модуля АЦП USB3000, разработчик и изготовитель ООО “НПГ Р-Технолоджи”, позволило в сжатые сроки разработать относительно простой аппаратно-программный блок для сканера “Этна-М” при значительно лучших показателях цена-качество по сравнению с другими контроллерами, реализующими высокоскоростные интерфейсы, например, Fibre Channel.

Перспективы внедрения

Технико-эксплуатационные показатели аппаратно-программного блока для сканера “Этна-М” делают возможным его применение в аппаратуре, где требуется решение задач по цифровой обработке большого объема видеоданных и высокоскоростной передаче этих данных в ЭВМ для их регистрации и отображения в реальном времени. Это относится, в первую очередь, к оптико-электронным приборам, где требуется получение большего числа цифровых изображений.

ФГУП “НИИКИ ОЭП” разработана литерная конструкторская и программная документация.

Подробнее об устройстве USB3000.