基于Space Wire总线即插即用图像传输系统的设计与应用研究

摘要

随着空间探测技术的快速发展，星载设备处理的数据量迅速增长，对星载设备的数据传输总线提出了更高的要求。SpaceWire总线是一种更好满足现代星上设备间高速数据传输需求的传输标准，目前已应用在多个航天任务。在追求网络中数据传输高速性和可靠性的同时，快速集成、动态配置网络中的航天设备对于缩短航天器的研发周期、降低研制成本等具有重要意义。
　　 最近各个国家航天科研人员开始讨论将即插即用技术应用引入到航天领域，特别是SpaceWire网络中。目前为止，国际上没有颁布对特定设备实现即插即用功能的SpaceWire即插即用标准协议，国内对于SpaceWire总线即插即用技术的研究和开发还不多见。
　　 本文基于对SpaceWire协议栈中标准协议的研究分析，以在SpaceWire标准协议应用层扩展即插即用功能为出发点，给出了一种基于“握手—识别—配置”模式的SpaceWire即插即用的非标准协议与实现方案。以SpaceWire即插即用的非标准协议为基础，本文搭建了由模拟综合管理设备、模拟相机设备、模拟数据传输设备、数据监控平台和数据显示平台组成的基于SpaceWire总线即插即用图像传输系统，通过Mjpg-streamer视频服务器技术和SpaceWire即插即用实现方案设计了系统中的管控模块、SpaceWire数据输入模块和SpaceWire数据输出模块。在数据显示的图像处理模块中，本课题对暗原色先验去雾算法进行分析和改进，利用像素差值分割图像中不满足暗原色先验的天空区域，并根据图像峰值信噪比与视觉效果调节天空区域透射率，在一定程度上消除这些区域产生的色彩失真。最终系统在客户端操作界面演示了系统中SpaceWire网络设备的图像采集、传输和即插即用功能，在数据显示平台的图像处理模块增强了对采集图像去雾处理功能。

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究目的及意义

1．1．1 SpaceWire航天总线介绍

1．1．2 SpaceWire即插即用技术的需求

1．1．3 SpaceWire即插即用技术实现的可行性

1．2 国内外研究现状

1．3 论文研究主要内容和创新点

1．4 本文结构

第二章 SpaceWire总线协议栈和系统实现相关技术分析

2．1 SpaceWire协议栈

2．1．1 Protocol ID协议

2．1．2 RMAP协议

2．2 嵌入式编程技术

2．2．1 多线程技术

2．2．2 SOCKET技术

2．3 Mjpg-streamer视频服务器技术

2．3．1 Mjpg-streamer组件架构分析

2．3．2 Mjpg-streamer在系统的应用

2．4 本章小结

第三章 “握手—识别—配置”模式的即插即用方案提出与设计

3．1 SpaceWire协议栈即插即用功能扩展

3．2 SpaceWire即插即用实现流程

3．3 综合管理设备管控模块设计

3．4 相机设备SpaceWire数据输出模块设计

3．5 数传设备SpaceWire数据输入模块设计

3．6 本章小结

第四章 系统图像处理模块去雾功能算法的实现与改进

4．1 大气散射理论及暗原色先验算法

4．1．1 大气散射理论与模型

4．1．2 暗原色先验算法去雾

4．2 暗原色先验算法不足及改进

4．3 实验结果分析

4．4 本章小结

第五章 系统搭建与演示

5．1 系统设备结构

5．2 设备操作系统构建

5．3 系统测试

5．3．1 系统客户端操作平台开发

5．3．2 系统演示

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

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