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上传时间: 2018-01-13
详细说明： 光电经纬仪是最早、最广泛应用于飞行器测控领域的光电跟踪测量设备，它 的组成部分包括大地测量光学经纬仪、激光跟踪测量系统、微机控制系统与图像 处理系统组成。光电经纬仪通过记录飞行过程中的目标图像，并测量传动机架的 角度，从而获得目标飞行参数，它在飞行实况记录中发挥重要的作用 [1] 。此外， 它还可以实现迅速定位目标位置和自动跟踪高速目标，已被广泛地应用于诸如航 天发射、飞行器测控等光电测量领域 [1] 。 随着数字图像处理等技术的发展，光电经纬仪由胶片式成像向数字式成像转 变。此外，高帧速率、高分辨率成像传感器技术已被广泛应用于光电经纬仪。这 些给光电经纬仪实时图像处理平台的发展带来新的挑战：复杂图像处理算法的实 现和数据吞吐量的巨大需求 [1-2] 。 DSP 作为一种密集型数据运算与实时信号处理的微处理器，能够很好的满足 复杂图像处理算法、实时性处理的需求。DSP 技术经过多年的发展，被广泛应用 在信号、图像、通信等技术领域，尤其是高性能计算、高速实时图像处理、超大 数据量处理的军用电子领域 [2] 。现今的图像处理平台由于芯片单片运算能力受到 限制，绝大部分使用了多个 DSP + FPGA 的架构，才能勉强实现实时图像处理任 务 [3] 。但是这 样的平台带来的困难是显而易见的： 1. 系统结构复杂。采用多片 DSP+FPGA 的架构，系统的整体处理性能受片 间（DSP 与 FPGA 之间、DSP 与 DSP 之间）通信带宽瓶颈而下降。 2. 系统功耗大。多片 DSP 在单块电路板上的集成度越高，带来了单板整体 功耗的增加和散热的问题，导致单板多片 DSP 整体处理性能的可靠性和稳定性。 3. 系统调试困难。由于系统结构的复杂，导致系统的调试异常的困难。芯 片之间的任务分配、数据传输、并行处理非常复杂，使得产品在设计、调试、生 产阶段的难度加大。 本文研究的课题来源于光电经纬仪图像处理平台由多片 DSP 架构升级到多 核 DSP 架构而提出的系统应用需求。结合实验室的项目情况，本文将重点放在 多核 DSP 并行的以下相关技术： 1. DSP+FPGA 架构下图像数据流的设计。光电经纬仪的图像处理系统需要 兼容前端的多种图像输入格式，包括 CameraLink、SDI 以及光纤接口，DSP+FPGA载板搭配不同的子板就可以实现输入的灵活性；此外，DSP+FPGA 图像处理系 统中的高速 SRIO 接口用于图像数据通信。本文在 CameraLink 和 SRIO 这两个关 键接口做了一定的研究工作。 2. 多核环境下并行访问共享/外部存储器的性能研究和设计原则分析。多核 DSP 中存在多个主设备，包括多个 DSP 内核、多个 EDMA 设备等，它们并行访 问存储器的数据带宽，对于应用程序存储资源的安排、软件结构的设计是至关重 要的。 3. 多核 DSP 并行调度方案的研究。多核 DSP 图像处理平台，一方面要实 现复杂的图像处理算法，另一方面要满足超大运算量对实时性处理的需求。基于 多核的系统应用开发关键的一步，就是选择合适的处理模型实现任务并行调度。 本文将介绍多核 DSP 并行调度的几种方案，并以算法实例对主从模型进行分析。 ...展开收缩
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