專利名稱：數字信號分解時的同步方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數字信號處理技術，尤其涉及數字信號分解時的同步方法。
背景技術：
參見圖1，為現有技術中數字信號復用分解的系統(tǒng)結構示意圖，這里以數字信號復 用分解系統(tǒng)具體為車載系留氣球檢測系統(tǒng)進行舉例說明，該車載系留氣球檢測系統(tǒng)通過設 置在空中的車載系留氣球和設置在地面的分解處理器實現對地面信息的監(jiān)測。具體地，通過設置在車載系留氣球上的紅外攝像機對地面信息進行紅外攝像，獲 取紅外載荷，將紅外載荷以27MHz的頻率傳送給車載系留氣球中的復用處理器；同時，還通 過車載系留氣球上的高光譜攝像機對地面信息進行高光譜攝像，獲取高光譜載荷，將高光 譜載荷以27MHz的頻率傳送給復用處理器；然后，復用處理器再對獲取的紅外載荷和高光 譜載荷進行復用；將復用視頻數據流經設置在車載系留氣球上的光端機透傳到地面上的分 解處理器。復用處理器在進行復用時，為每個數據包設置包頭，將關于紅外載荷和高光譜載 荷的有效數據置于包頭后構成數據包。分解處理器接收車載系留氣球發(fā)送的復用視頻數據流，對數據包進行解析，解析 出數據包的包頭，將包頭后續(xù)的有效數據以58. 5MHz的復用頻率，寫入到對應的先進先出 (FIFO,First In First Out)緩存中，具體地，將關于紅外載荷的有效數據寫入到存儲紅外 載荷的FIFO緩存中，將關于高光譜數據寫入到存儲高光譜數據的FIFO緩存中。然后，分解 處理器將相應FIFO緩存中的數據以27MHz的頻率輸出，具體地，將紅外數據和高光譜數據 分別輸出到各自對應的監(jiān)視器。將FIFO緩存中的數據以27MHz的頻率輸出，是為了保持與 車載系留氣球中復用數據器接收數據時的頻率同步。本發(fā)明在數字信號復用分解時可采用時分復用方法。復用處理器在每行視頻數 據(逐行倒相制式(PAL, Phase Alternating Linebyline)格式為1728字節(jié))的頭部 加上包頭，尾部加上循環(huán)冗余校驗(CRC，Cyclic RedundancyCheck)16校驗；地面的分解 處理器進行分解時在行上沿認為一個新的數據到來，進行解析并分發(fā)送出去。在車載系 留氣球監(jiān)測系統(tǒng)實現方案中，使用現場可編程門列陣(FPGA，Field-Programmable Gate Array)芯片實現復用和分解的邏輯控制，利用片內M4kbits隨機存取存儲器(RAM，Random AccessMemory)組成的FIFO緩存實現對輸入輸出數據的緩沖。利用FPGA邏輯具有并發(fā)執(zhí) 行的特點，可同時捕獲兩路視頻數據，當捕獲到行同步信號的上升沿則記錄此時FIFO緩存 內數據的長度，并置數據有效標志位；復用時順序判斷紅外FIFO緩存數據有效標志位、高 光譜FIFO緩存數據有效標志位，如果標志位置位，則以58. 5MHz的復用頻率讀出指定長度 的數據，并添加包頭、包尾輸出。需要說明的是，進行復用的視頻數據可以根據實際情況設定，不僅限于紅外載荷 和高光譜載荷的組合；例如，還可以包括遙測數據。并且，車載系留氣球監(jiān)測只是數字信號 復用分解的一個實施例，本發(fā)明涉及的數字信號復用分解方案還包括其他類似進行視頻數 據處理的情況。
在實際應用中發(fā)現，由于空中的復用處理器硬件本身等客觀環(huán)境原因，會導致復 用處理器不以27MHz的頻率接收紅外載荷、高光譜載荷，而以高于或低于27MHz的頻率 接收；并且，由于地面的分解處理器硬件本身等客觀環(huán)境原因，也會導致分解處理器不以 27MHz的頻率輸出紅外載荷、高光譜載荷，而以高于或低于27MHz的頻率輸出；這樣，將出 現復用處理器接收數據流的頻率與分解處理器輸出數據流的頻率有所偏差，使數據流不同 步，導致視頻數據丟失或視頻數據空頻，具體地若分解處理器輸出數據流的頻率低于復用 處理器接收數據流的頻率，將導致視頻數據丟失，若分解處理器輸出數據流的頻率高于復 用處理器接收數據流的頻率，將出現視頻數據空頻的現象。根據視頻數據流的特點，要求車載系留氣球上復用前的視頻數據流，與地面分解 后的視頻數據流具有同步性，不允許出現數據流中斷或阻塞的情況，以避免監(jiān)視器中視頻 圖像閃爍。由于球上的視頻流時鐘頻率并沒有透傳到地面，置于地面的分解處理器無法獲 知球上的視頻流時鐘頻率，因此，需采用一種合理的同步方案，來協(xié)調球上時鐘和地面時鐘 視頻間的誤差；然而，現有技術中沒有提供這樣的同步方案，不能實現數字信號分解時的同
止
少o

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種數字信號分解時的同步方法，該方法能夠使分解處理器輸出視頻 數據的頻率與復用處理器接收視頻數據的頻率趨于同步。一種數字信號分解時的同步方法，該方法包括分解處理器接收復用處理器發(fā)送 的復用視頻數據流，解析出數據包的包頭，將后續(xù)有效數據以58. 5MHz的復用頻率，寫入到 對應的FIFO緩存中；在所述寫入之前，該方法還包括分解處理器確定對應FIFO緩存的寫端長度(wrusedw)；分解處理器根據所述wrusedw滿足的范圍值，設置將數據從FIFO緩存輸出的 頻率，具體包括如果滿足wrusedw > 1728X4，則清除FIFO緩存，如果滿足1728X3
<wrusedw < 1728X4，則將輸出頻率設置為 27. 3士0. 05MHz，如果滿足 1728X 1 < wrusedw
<1728X3，則將輸出頻率設置為27MHz，如果滿足wrusedw < 1728X 1，則將輸出頻率設置 為 26. 590909士0. 05MHz。從上述方案可以看出，本發(fā)明中，分解處理器在寫入數據之前，根據FIFO緩存的 wrusedw設置不同的輸出頻率，以使分解處理器的輸出頻率與復用處理器接收視頻數據的 頻率趨于一致，從而，使分解處理器輸出視頻數據的頻率與復用處理器接收視頻數據的頻 率趨于同步，避免了視頻數據丟失或出現視頻數據空頻的現象。


圖1為現有技術中車載系留氣球監(jiān)測系統(tǒng)的結構示意圖；圖2為本發(fā)明數字信號分解時的同步方法流程圖；圖3為本發(fā)明動態(tài)分頻因子的時序圖。
具體實施例方式現有數據信號復用分解的應用中，復用處理器以27MHz的頻率接收視頻數據流，對接收到的視頻數據流進行復用，將復用后的視頻數據流以58. 5MHz的頻率傳送給分解處 理器；分解處理器接收復用處理器發(fā)送的復用視頻數據流，以27MHz的頻率將FIFO緩存中 的數據輸出，并且解析出接收到的數據包的包頭，將后續(xù)有效數據以58. 5MHz的復用頻率， 寫入到對應的FIFO緩存中。由于空中的復用處理器硬件本身等客觀環(huán)境原因，會導致復用處理器不以27MHz 的頻率接收紅外載荷、高光譜載荷，而以高于或低于27MHz的頻率接收；并且，由于地面的 分解處理器硬件本身等客觀環(huán)境原因，也會導致分解處理器不以27MHz的頻率輸出紅外載 荷、高光譜載荷，而以高于或低于27MHz的頻率輸出；這樣，將出現復用處理器接收數據流 的頻率與分解處理器輸出數據流的頻率有所偏差，使數據流不同步，導致視頻數據丟失或 視頻數據空頻，具體地若分解處理器輸出數據流的頻率低于復用處理器接收數據流的頻 率，將導致視頻數據丟失，若分解處理器輸出數據流的頻率高于復用處理器接收數據流的 頻率，將出現視頻數據空頻的現象。本發(fā)明在數字信號復用分解時可采用時分復用方法。復用處理器在每行視頻數 據(PAL格式為1728字節(jié))的頭部加上包頭，尾部加上CRC16校驗；地面的分解處理器進行 分解時在行上沿認為一個新的數據到來，進行解析并分發(fā)送出去。在車載系留氣球監(jiān)測系 統(tǒng)實現方案中，使用FPGA芯片實現復用和分解的邏輯控制，利用片內M4kbits RAM組成的 FIFO緩存實現對輸入輸出數據的緩沖。利用FPGA邏輯具有并發(fā)執(zhí)行的特點，可同時捕獲兩 路視頻數據，當捕獲到行同步信號的上升沿則記錄此時FIFO緩存內數據的長度，并置數據 有效標志位；復用時順序判斷紅外FIFO緩存數據有效標志位、高光譜FIFO緩存數據有效標 志位，如果標志位置位，則以58. 5MHz的復用頻率讀出指定長度的數據，并添加包頭、包尾 輸出。本發(fā)明提供的數字信號分解時的同步方法中，分解處理器接收復用處理器發(fā)送的 復用視頻數據流，解析出數據包的包頭，將后續(xù)有效數據以58. 5MHz的復用頻率，寫入到對 應的先進先出FIFO緩存中；在將有效數據寫入對應的FIFO緩存之前，該方法還包括圖2所 示的步驟步驟201，確定寫入對應FIFO緩存的wrusedw。FIFO緩存中已經存儲的視頻數據的大小，也就是FIFO緩存的wrusedw ；將數據包 中的有效數據寫入對應的FIFO緩存之前，需要將FIFO緩存中的視頻數據清除或輸出。步驟202，根據FIFO緩存的wrusedw所滿足的范圍值，設置將數據從FIFO緩存輸 出的頻率。分解處理器接收復用處理器以58. 5MHz的頻率發(fā)送的復用視頻數據流后，對其
進行近似二分頻處理，采用處理后的頻率將視頻數據輸出FIFO緩存；在標準中，處理后的
頻率為27MHz，此時的動態(tài)分頻因子(dynamic_div)為13。圖3的58. 5MHz時序圖中標
出了 dynamic_div為13的指示，可以看出，在27MHz時序圖中，與58. 5MHz中第13個時
鐘近似對應的時鐘序號是12 + 2 = 6。這樣，便可以計算出對58. 5MHz分頻后的頻率
廣13 、 58.5+ 27MHz。通過對實際應用的多次統(tǒng)計，本發(fā)明得出根據FIFO緩存的wrusedw設置不同輸出 頻率的具體方案
1)若滿足wrusedw > 1728X4，FIFO緩存中的數據太滿，與分解處理器相連的監(jiān) 視器來不及顯示接收到的視頻數據，則清除FIFO緩存中的視頻數據，即輸出頻率為0。2)若滿足1728X3 < wrusedw < 1728 X 4，復用處理器接收視頻數據的頻率大于 分解處理器輸出數據的頻率，與分解處理器相連的監(jiān)視器不能完整顯示由FIFO緩存輸出 的視頻數據，常出現數據丟失的情況，則將此時的輸出頻率范圍設置為27. 3士0. 05MHz。將此時的dynamiC_div設為15，即圖3的58. 5MHz時序圖中用箭頭標注出的第15 個時鐘處；可以看出，在27MHz時序圖中，與58. 5MHz中第15個時鐘近似對應的時鐘序號
是14 + 2 = 7。這樣，便可以計算出對58. 5MHz分頻后的頻率58.5 27.3MHz;
將此時的頻率范圍設置為27. 3士0. 05MHz。3)若滿足1728X 1 < wrusedw < 1728X3，監(jiān)視器能夠正常顯示由FIFO緩存輸出 的視頻數據，則將輸出頻率設置為27MHz。4)若滿足wrUSedw< 1728X 1，常出現空頻現象，監(jiān)視器出現顯示無視頻圖像的情 況，則將輸出頻率范圍設置為26. 590909士0. 05MHz。將此時的dynamiC_div設為11，即圖3的58. 5MHz時序圖中用箭頭標注 的第11個時鐘處；可以看出，在27MHz時序圖中，與58. 5MHz中第11個時鐘近似 對應的時鐘序號是10 + 2 = 5。這樣，便可以計算出對58. 5MHz分頻后的頻率
58.5U 26.590909MHz ；將此時的頻率范圍設置為26. 590909 士 0. 05MHz。
V10H-2 )確定輸出頻率后，分解處理器將時鐘頻率調到確定的該輸出頻率，以調整后的頻 率，將FIFO緩存中的視頻數據輸出。本發(fā)明方案中，分解處理器在將有效數據寫入對應的FIFO緩存之前，根據FIFO緩 存的wrusedw設置不同的輸出頻率，以使分解處理器的輸出頻率與空中的復用處理器接收 視頻數據的頻率趨于一致，實現分解處理器輸出視頻數據的頻率與空中復用處理器接收視 頻數據的頻率的同步，從而，避免視頻數據丟失或視頻數據空頻。采用本發(fā)明方案得到的輸出頻率的允許誤差范圍為+1. 11 -1.51%，這足以 滿足復用處理器接收視頻流的時鐘頻率與地面分解處理器輸出視頻流的時鐘頻率之間的 +3 -3%的誤差。并且，經過高低溫試驗，采用本發(fā)明方案的數據復用分解系統(tǒng)可以在-20 +70°C 的溫度范圍內正常工作。經長時間使用，該系統(tǒng)能夠適應室外500米高空環(huán)境，可以穩(wěn)定可 靠的工作，地面的監(jiān)視器沒有發(fā)現視頻圖像閃爍或中斷等異?，F象。本發(fā)明方案的優(yōu)點在于確保了視頻數據流的完整性，在頻率誤差范圍內，不會發(fā) 生丟數據的情況；而且通過調整“動態(tài)調節(jié)分頻因子”還可以放寬頻率的誤差允許范圍。另 外，該方案占用的RAM資源比較少，僅使用實現分解處理器的FPGA片內的RAM就足夠了，節(jié) 約了系統(tǒng)成本，有利于提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明保護的范圍之內。
權利要求
一種數字信號分解時的同步方法，該方法包括分解處理器接收復用處理器發(fā)送的復用視頻數據流，解析出數據包的包頭，將后續(xù)有效數據以58.5MHz的復用頻率，寫入到對應的先進先出FIFO緩存中；其特征在于，在所述寫入之前，該方法還包括分解處理器確定對應FIFO緩存的寫端長度wrusedw；分解處理器根據所述wrusedw滿足的范圍值，設置將數據從FIFO緩存輸出的頻率，具體包括如果滿足wrusedw＞1728×4，則清除FIFO緩存，如果滿足1728×3＜wrusedw＜1728×4，則將輸出頻率設置為27.3±0.05MHz，如果滿足1728×1＜wrusedw＜1728×3，則將輸出頻率設置為27MHz，如果滿足wrusedw＜1728×1，則將輸出頻率設置為26.590909±0.05MHz。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，當滿足1728X3< wrusedw < 1728X4時， 將動態(tài)分頻因子dynamic_div設置為15 ；當滿足1728X 1 < wrusedw < 1728X3時，將 dynamic_div 設置為 13 ；當滿足 wrusedw < 1728X 1 時，將 dynamic_div 設置為 11。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述有效數據包括紅外載荷和高光譜載荷。
4.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述分解處理器接收復用處理器發(fā)送的 復用視頻數據流之前，該方法包括復用處理器接收視頻數據流，對接收到的視頻數據流進行復用，將復用后的視頻數據 流以58. 5MHz的頻率傳送給分解處理器。全文摘要
本發(fā)明提供了數字信號分解時的同步方法，該方法包括分解處理器接收復用處理器發(fā)送的復用視頻數據流，解析出數據包的包頭，將后續(xù)有效數據以58.5MHz的復用頻率，寫入到對應的先進先出FIFO緩存中；在所述寫入之前，該方法還包括確定對應FIFO緩存的寫端長度wrusedw，根據所述wrusedw滿足的范圍值，設置將數據從FIFO緩存輸出的不同頻率。本發(fā)明方案能夠使空中復用處理器接收視頻數據的頻率與分解處理器輸出視頻數據的頻率趨于同步。
文檔編號H04N7/52GK101883273SQ20101020630
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月12日 優(yōu)先權日2010年6月12日
發(fā)明者劉建東, 張宏海, 王冬, 陳曦 申請人:北京國科環(huán)宇空間技術有限公司