基于ADVB的机载数字视频传输系统设计与实现

发布时间：2020-06-04 23:13

【摘要】：随着现代航空电子技术的不断发展,机载电子设备间数字信息交互急剧增加,高性能数字视频传输需求日益紧迫,新型航空总线技术逐步转向高速光纤通道研究方向,航空电子数字视频总线(Avionics Digital Video Bus,ADVB)应运而生。它是基于光纤通道协议和光纤音视频协议标准制定一种新型数字视频接口和协议标准,具有高带宽、低延迟、传输距离远和抗干扰等特点。本文设计了一种基于ADVB总线的数字视频传输系统用于某型飞行器机载任务系统数据管理设备开发。本文首先分析了国内外相关ADVB视频传输系统研究现状,提出系统研究意义和价值;随后对光纤通道协议和光纤音视频通道协议进行简单介绍,并以此为基础研究ADVB航空电子数字视频总线协议,重点讨论ADVB协议分层结构、容器定义和帧头控制协议等内容。其次,根据项目技术要求,提出系统总体设计方案和设计思想。采用加固型VPX硬件架构,Kintex-7 FPGA为核心和辅助图像处理器I.MX6Q设计方案;对系统核心电源模块电路、时钟模块电路、总线通信电路和高速GTX接口电路等硬件组成结构和工作原理进行介绍。制定系统逻辑设计及验证方案,基于Xilinx ISE 14.7软件开发工具和Modelsim 10.1a仿真调试软件,使用Verilog HDL硬件描述语言实现逻辑设计,对视频发送和视频接收实现的各模块逻辑工作过程进行详细设计说明;通过模拟测试数据源,利用仿真软件捕捉关键模块仿真波形,并对其进行时序分析。通过提出系统测试原理和测试流程方案,搭建测试平台,对设计的视频传输系统进行功能测试,利用ChipScope逻辑分析软件对关键模块进行数据时序捕捉和分析。经过测试和验证,设计满足预定设计目标。系统设计符合FC、FC-AV、FC-ADVB协议规范,满足多路独立可配置2.125Gbps端口速率ARINC818无损高清HD 1080视频图像处理需求,具有高带宽、低延迟和高可靠性的特点。设计研究已成功运用于某型飞机改进型综合数据管理设备样机设计。
【图文】：

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INC818 协议的标准化工作，旨在整合航空电子供应链中如：Honeywell、和 Thales 产品中存在的众多的航空视频专有标准[21]。伴随着 ARINC81，知名航空飞机显示器制造商基于 ARINC818 协议产品航空视频设备现，其中，以美国的大河科技公司（Great River Technology, GRT）818 测试、开发服务商代表。GRT 提供包括 FPGA IP 内核、帧捕捉器、转换器和视频发生器等众多的开发测试产品，覆盖 ARINC818 设计、，加快相关项目开发进度。GRT 开发自定义加固型视频转换模块如图块支持 DVI 到 ARINC818、ARINC818 到 DVI、ARINC818 到 VGA 功能，可按用户要求自定义 ARINR818 转模拟（NTSC, PAL, STANA）、模拟（NTSC, PAL, STANAG 3350, RS-170）到 ARINC818 模拟视频转图 1.1 右图所示，可提供 5～16 通道 ARINC818 录像/播放记录（最818 录像通道），支持预装客户 PC 机功能，上电自启动转换，满足包括测试和模拟仿真等系统开发扩展需求。

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中北大学学位论文化设计概念，，适用于当代和未来战机驾驶座舱集成发展要求（图中）；L-3 通信公司arge Area Avionics Display（LAAD）机载大屏显示器，基于开放式系统架构，兼容能飞机显示设备（图右）。相关产品已在军用及民用航空、航天领域设备制造研发功运用。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V243;TN919.8

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