CCSDS星载图像压缩算法的研究及自适应容错架构设计

摘要

空间探测具有通信距离远、测控时延大的特点,若依靠地面控制来修复出现故障的编码器,将会导致探测任务长时间中断,从而影响关键科学数据的及时获取。具有在线自修复功能的强容错编码器可有效解决这一问题。
　　针对空间探测这一特殊的应用环境,CCSDS组织于2005年发布新一代星载图像压缩标准 CCSDS-IDC,用于有效载荷设备的二维数字空间图像数据压缩, CCSDS-IDC独特的比特平面编码结构使之具备优良的编码性能。为了满足复杂的太空环境对于图像处理速率等需求,实时并行的CCSDS-IDC比特平面编码方案成为有效的解决途径,但也决定了其硬件结构较为复杂,难以增加大规模容错保护电路而导致编码器的容错性能下降。
　　本文基于FPGA的自适应设计,充分利用Xilinx FPGA可在线回读并重配置局部配置文件的特点,提出一种CCSDS-IDC的自适应容错硬件架构。该硬件架构能够在自检测故障电路的基础上动态调整自身电路,可有效增强系统的容错性能,满足深空探测的需求。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1引言

1.2课题背景

1.3 CCSDS图像压缩算法简介

1.4研究意义与研究现状

1.5创新内容

1.6章节安排

第二章 基于Xilinx FPGA的自适应电路设计方法研究

2.1引言

2.2 Xilinx FPGA基本结构

2.3 SRAM型FPGA单粒子效应故障模式

2.4 Xilinx FPGA动态回读和重构

2.5错误检测方法研究

2.6本章小结

第三章 CCSDS-IDC算法的自适应容错硬件架构

3.1引言

3.2 CCSDS图像压缩算法的硬件实现

3.3 CCSDS-IDC算法的自适应容错硬件结构实现

3.4本章小结

第四章 系统仿真与性能分析

4.1引言

4.2基于FPGA配置翻转测试平台的仿真系统

4.3资源统计和性能分析

4.4本章小结

第五章 结束语

5.1论文研究工作总结

5.2进一步研究计划

致谢

参考文献

研究成果