星載圖像壓縮編碼器可靠性技術(shù)研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著人類深空探測活動的快速發(fā)展，深空圖像采集的數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)幾何倍數(shù)的增長，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的深空圖像處理系統(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方案的研究對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)某深空探測型號任務(wù)的實際需求，以離

2、散提升小波變換和生成樹獨立編碼的SPIHT算法為基礎(chǔ)，利用Xilinx的Virtex-4芯片設(shè)計了一個完整的星載圖像壓縮編碼器。并在此基礎(chǔ)上，詳細研究了基于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獨立編碼的SPIHT，該算法硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單占用資源少。本文從整體電路結(jié)構(gòu)設(shè)計思想上，通過對編碼器片外存儲空間及時間需求的分析，提出了一種

3、硬件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案，減少了片外存儲器的數(shù)量及整個系統(tǒng)的功耗，優(yōu)化了FPGA電路的時序。
　　針對星載圖像壓縮編碼器抗單粒子輻照和容錯能力要求，設(shè)計了冗余保護處理（TMR和EDAC）方法、安全狀態(tài)機保護方法、單幀獨立處理方法及圖像源異常處理方法等。在三模冗余（TMR）設(shè)計過程中，采用改進的XTMR設(shè)計方案，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。其次對狀態(tài)機采用獨特的OHE+TMR設(shè)計結(jié)構(gòu)，例如對一個三位的狀態(tài)機