机载对抗训练信息采集及评估系统

1.本实用新型涉及机载对抗训练信息采集及评估系统。


背景技术：

2.机载对抗训练信息采集及评估系统用于飞机上，是空军实兵对抗训练数字化评估系统配套设备，主要用途是长时间，多架次实时记录飞机上的5路标清视频、1路高清视频、1路话音、200路各型状态信号量和2路1553b总线数据，实现多源信息时标统一，数据记录统一，音视频及数据关联回放，可以满足飞行对抗训练效果的客观，准确的分析和判读。
3.机载电子对抗设备是飞机保障自身安全的主要装备，在各种复杂的作战条件下，飞行员对其使用的正确与否及熟练程度，将极大影响飞机的飞行安全率。飞行员必须平时多训练才能保证战时的正确使用。但由于平时的飞行训练中，电磁环境一般都比较简单，不能模拟真实战场环境，很难出现与作战条件类似的电磁环境，飞行员无法进行有针对性的训练，从而影响训练效果。因此，有必要利用地面模拟训练器来补充这部分训练内容，以提高飞行员对电子对抗设备在各种电磁环境下使用的能力。
4.现有的机载电子对抗视景仿真训练系统无法根据受训者的身体变化进行调节以及如何对受训者的成绩进行计算和训练项目的选择，使受训者更好的适应仿真训练系统，避免使用仿真训练系统导致晕眩状况出现。
5.现有技术，造价高，故障率高，使用不便，定位不准确。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题总的来说是提供一种机载对抗训练信息采集及评估系统。
7.为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：
8.一种机载对抗训练信息采集及评估系统，包括
9.任务记录器，任务记录器具有数据记录存储器；
10.摄像头组件ctvs，用于视频记录，其通过视频记录线路及音频记录线路连接任务记录器；其中，视频记录线路包括摄像头视频输入线路：复合视频线路，音视频上具有标，标清视频输出线路；摄像头组件ctvs，其输入端接收任务记录器输出的电压、关机信号及同步信号；其输出端向任务记录器输入摄像视频信号及自检信号；
11.任务记录器具有电子盘，根据需要发送数据给训练弹，训练弹把数据实时传送给地面的实时监控评估系统；
12.任务记录器，其记录介质为固态存储器；标记视频画面和音频，并且叠加绝对时间；
13.离散量处理机，配套在飞机上，进行离散量采集；离散量处理机把离散量转换成hdlc接口后与任务记录器交联。
14.作为上述技术方案的进一步改进：
15.飞机接口包括
16.视频控制板vcp，其输出端与任务记录器的输入端电连接，以传输标记信号及电源控制信号；其输入端与任务记录器的输出端电连接，以传输自检指示信号；
17.容器网络接口cni，其输出端与任务记录器的输入端电连接，以传输cni音频信号；
18.数据通信端口dcmp，其输出端与任务记录器的输入端电连接，以传输vrc虚拟信号及vrm电压信号；
19.语音端口mc，其输出端与任务记录器的输入端电连接，以传输复位同步及后舱中显视频；其输入端与任务记录器的输出端电连接，以传输平显摄像视频信号；
20.1553b总线端口，其与任务记录器的电连接，以交互传输1553b信号，具有mt工作模式；
21.训练弹，其输入端与任务记录器的输出端电连接，以传输rs422/rs485信号；串行通讯接口4路：
22.电源模块，通过电源接口飞机提供电源输入给任务记录器。
23.任务记录器包括，
24.电子盘模块hdm，负责存储所有的视频和数据，提供3路usb2.0接口；
25.电源模块psm，用于提供电能；
26.视频压缩记录模块1vrmsd-1，具有与摄像头组件ctvs输出端连接的输入端，以接收设想视频sd数据，与摄像头组件双向连接同步信号；视频压缩记录模块1vrmsd-1，输出端电连接有平显摄像视频；输入端电连接有后舱中显视频及cni音频；
27.视频压缩记录模块1vrmsd-1，记录1路摄像头视频，1路复合标清视频，输出1路标清视频，经过h.265的压缩技术后，存储在usb的电子盘上；vrmsd-1主要记录，1路摄像头输入，1路cvbs视频信号，1路话机音频信号，同时输出1路cvbs视频信号；采用最新的h.265/h.264压缩算法；将音视频数据存储在电子盘中。
28.输入端电连接有cni音频、vrc信号及复合同步信号，并经过h.265/h.264的压缩技术后，存储在usb的电子盘上；还具有视频切换模块；
29.主控模块cpu，与摄像头组件ctvs电连接，以接收自检信号并发送关机信号；输入端接触离散信号hdlc、rs422信号、射击信号、标记信号、电源控制信号；其输出端发送自检指示给视频控制板vcp；与电子盘模块hdm进行任务数据交换；与1553b模块mbi通过双口总线连接以交换数据，并存储在usb的电子盘上；主控模块cpu记录200路离散量数据，串行通讯数据，并且对1553b数据进行解析，并存储在usb的电子盘上；
30.1553b模块mbi，负责监控四路1553b总线数据，并将监控到的数据写入双口存储器供cpu模块读取。
31.采用最新的h.265压缩算法，相比h.264算法，图像记录更清晰，码流更小，记录时间更长；
32.视频压缩记录模块1vrmsd-1其包括用于fpga视频处理及控制器的芯片，内含双核的cortex-a9内核，配合h.265逻辑算法，满足多路音视频的压缩需要；
33.解码器交互有复合视频信号；其输入端，接收audio音频信号信号及摄像视频信号；其输出端接芯片；
34.芯片通过光耦隔离器电连接同步信号及离散量信号；
35.芯片电连接usb信号、uart信号、电源电路，ddr电路，复位看门狗电路，flash电路及加密电路。
36.视频压缩记录模块2vrmsd-2采集8路cvbs复合视频和1路音频，通过视频切换同时记录8路视频信号中的4路cvbs视频信号和1路话机音频信号。
37.1553b模块mbi包含处理器jsm320f2812电路、复位电路、1553b接口电路、串行通讯电路、时钟电路、离散量处理电路、电压转换电路和看门狗电路；
38.电子盘模块hdm具有sata/usb接口的存储器及实时时钟模块，电子盘可以方便的从任务记录组件中拔取，通用usb接口可以方便的连接地面设备，高速可靠的读取电子盘数据。
39.本实用新型设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。本实用新型组件的设计将保留原机的6路视频记录和1路音频记录功能，除此之外增加数据记录功能。视频记录功能将采用最先进的h.265压缩技术，采用高集成度芯片设计，通过设计2块标清清视频压缩记录模块实现，分为标清视频压缩模块1(记录2路标清，1路音频并提供1路标清输出)和标清压缩记录模块2(记录4组2选1的标清视频，1路音频)；增加的数据记录功能采用基于稳定的、高性能的powerpc架构模块，通过cpu模块(记录200路各型信号量状态，发送数据给训练)和1553b模块(记录原机上的2路1553b总线数据)实现。
附图说明
40.图1是本实用新型的任务记录器与飞机系统交联图。
41.图2是本实用新型的任务记录器系统框图。
42.图3是本实用新型的机箱前面板结构示意图。
43.图4是本实用新型的视频压缩模块vrmsd-1模块原理框图。
44.图5是本实用新型的视频压缩模块vrmsd-1模块软件层图。
45.图6是本实用新型的视频压缩模块vrmsd-2模块原理框图。
46.图7是本实用新型的视频压缩模块vrmsd-2模块软件层图。
47.图8是本实用新型的主控模块原理框图。
48.图9是本实用新型的1553b模块mbi原理框图。
49.图10是本实用新型的电子盘功能框图。
50.图11是本实用新型的母板模块的原理框图。
具体实施方式
51.如图1-11，本实用新型包含
52.任务记录器；任务记录器将原位替换原机的vdrs视频记录系统vsr记录仪组件；任务记录器具有数据记录存储器；
53.摄像头组件ctvs，用于视频记录，其通过6路视频记录和1路音频记录连接任务记录器；其中，
54.复合视频输入5路：其中4路为4组2选1的复合视频，另1路为实时复合视频；视频分辨率720*576，cvbs信号，25帧每秒；
55.摄像头视频输入1路：复合视频，25帧每秒；
56.标清视频输出1路：分辨率720*576，cvbs信号，25帧每秒；
57.音视频上具有标记；
58.任务记录器的音视频记录模块，采用h.265/h.264压缩技术，相比原此功能将大幅提高视频压缩效率和压缩质量，并且采用高集成度芯片，提高产品的稳定性；
59.摄像头组件ctvs，其输入端接收任务记录器输出的28.5v及
±
12v电压、关机信号及同步信号；其输出端向任务记录器输入摄像视频信号及自检信号；
60.相比于现有技术，任务记录器具有电子盘，在电子盘上记录安装在原机上的信号处理机处理过的200路各型信号量状态的数据，在电子盘上记录原机上的2路1553b总线数据；任务记录器，根据需要发送数据给训练弹，训练弹把数据实时传送给地面的实时监控评估系统；
61.任务记录器，其记录介质为固态存储器,3路独立，容量各为16gb；读取和存储的接口为usb2.0；视频画面和音频增加标记功能，并且叠加绝对时间；其压缩文件采用h.265/h.264压缩算法；
62.在飞机上，离散量处理机，配套在飞机上，进行离散量采集；离散量处理机把离散量转换成hdlc接口后与任务记录器交联；离散量通道:4路输入，2路输出
63.由于需要采集的离散量为200路，如果离散量直接送给任务记录器，将耗费大量电缆和接插件，不易于在飞机上安装和连接。使用离散量处理机设备采集200路离散量，并且把离散量转换成hdlc接口后和任务记录器交联，从而解决安装和连接的问题。本实用新型，单机数量1套。
64.飞机接口包括
65.视频控制板vcp，其输出端与任务记录器的输入端电连接，以传输标记信号及电源控制信号；其输入端与任务记录器的输出端电连接，以传输自检指示信号；
66.容器网络接口cni，其输出端与任务记录器的输入端电连接，以传输cni音频信号；
67.数据通信端口dcmp，其输出端与任务记录器的输入端电连接，以传输vrc虚拟信号及vrm电压信号；
68.语音端口mc，其输出端与任务记录器的输入端电连接，以传输复位同步及后舱中显视频；其输入端与任务记录器的输出端电连接，以传输平显摄像视频信号；机内话音；音频响应范围：20hz-20khz，非平衡输入，匹配阻抗；
69.1553b总线端口，其与任务记录器的电连接，以交互传输1553b信号，其路线为4路，具有mt工作模式；
70.训练弹，其输入端与任务记录器的输出端电连接，以传输rs422/rs485信号；串行通讯接口4路：rs422信号，波特率可调，可达460.8kbps；2路rs485接口，4线制(兼容2线制)，波特率可调，可至460.8kbps；
71.电源模块，通过电源28.5v接口飞机提供+28.5v电源输入给任务记录器，满足gjb181a-2003《飞机供电特性及对用电设备的要求》；电源功耗不大于28.5v/5a，加热时候不大于8a；电源具有断电延时功能：关机时
±
12v输出延时10秒；
72.任务记录器包括，
73.电子盘模块hdm，负责存储所有的视频和数据，提供3路usb2.0接口；
74.电源模块psm，用于提供电能；
75.视频压缩记录模块1vrmsd-1，具有与摄像头组件ctvs输出端连接的输入端，以接收设想视频sd数据，与摄像头组件双向连接同步信号；视频压缩记录模块1vrmsd-1，输出端电连接有平显摄像视频；输入端电连接有后舱中显视频及cni音频；
76.视频压缩记录模块1vrmsd-1，记录1路摄像头视频，1路复合标清视频，输出1路标清视频，经过h.265的压缩技术后，存储在usb的电子盘上；vrmsd-1主要记录，1路摄像头输入，1路cvbs视频信号，1路话机音频信号，同时输出1路cvbs视频信号；采用最新的h.265/h.264压缩算法；将音视频数据存储在电子盘中。本模块保留1路1080p的高清记录接口和4路rs422接口。
77.视频压缩记录模块2vrmsd-2，输入端电连接有cni音频、vrc信号及复合同步信号，并经过h.265/h.264的压缩技术后，存储在usb的电子盘上；还具有视频切换模块；
78.主控模块cpu，与摄像头组件ctvs电连接，以接收自检信号并发送关机信号；输入端接触离散信号hdlc、rs422信号、射击信号、标记信号、电源控制信号；其输出端发送自检指示给视频控制板vcp；与电子盘模块hdm进行任务数据交换；与1553b模块mbi通过双口总线连接以交换数据，并存储在usb的电子盘上；主控模块cpu记录200路离散量数据，串行通讯数据，并且对1553b数据进行解析，并存储在usb的电子盘上；
79.1553b模块mbi，负责监控四路1553b总线数据，并将监控到的数据写入双口存储器供cpu模块读取。
80.视频压缩记录模块1vrmsd-1，采用最新的h.265压缩算法，相比h.264算法，图像记录更清晰，码流更小，记录时间更长；
81.视频压缩记录模块1vrmsd-1其包括用于fpga视频处理及控制器的芯片，内含双核的cortex-a9内核，配合h.265逻辑算法，满足多路音视频的压缩需要；
82.解码器交互有复合视频信号；其输入端，接收audio音频信号信号及摄像视频信号；其输出端接芯片；
83.芯片通过光耦隔离器电连接同步信号及离散量信号；
84.芯片电连接usb信号、uart信号、电源电路，ddr电路，复位看门狗电路，flash电路及加密电路；
85.视频压缩记录模块1vrmsd-1的基本工作原理是：同步采集1路摄像头视频、1路复合视频和1路音频，摄像头视频信号经过tw2866解码后转成bt.656的数据提供给fpga，复合视频信号经过tw2866解码后转成bt.656的数据提供给fpga，音频信号经过tw2866解码后转成iis的数据提供给fpga，fpga视频处理及控制器根据同步信号，离散量信号和uart数据，对音视频数据进行压缩，打时标，封装，并把数据存入电子盘中。同时fpga视频处理及控制器可以把摄像头视频信号转换成复合视频送出给监视器，完成各项功能。
86.视频压缩记录模块1vrmsd-1的软件部分，第一部分是h.265压缩算法的实现，第二部分是音视频控制的实现，包含校时，离散量控制盒处理，硬盘控制；
87.视频压缩记录模块1vrmsd-1基于嵌入是linux操作系统的；在硬件的基础上包括三个层次软件，第一层linux内核，包含图像采集驱动，usb驱动，网络驱动，gpio驱动，音频驱动，串行驱动；第二层是程序库，包含h.265.code库等；第三层是应用程序，包含图像采集，串行通讯，音频采集，gpio控制，图像压缩，网络通讯和图像音频存储；
88.视频压缩记录模块2vrmsd-2采集8路cvbs复合视频和1路音频，通过视频切换同时记录8路视频信号中的4路cvbs视频信号和1路话机音频信号；采用最新的h.265压缩算法，并将音视频数据存储在电子盘中，本模块保留4路rs422接口；
89.视频压缩记录模块2vrmsd-2采用最新的h.265压缩算法，相比h.264算法，图像记录更清晰，码流更小，记录时间更长。模块设计上使用了最新的fpga芯片，该芯片内含双核的cortex-a9内核，配合先进的h.265逻辑算法，满足多路音视频的压缩需要。模块还包含电源电路，ddr电路，复位看门狗电路，flash电路及加密电路。
90.该模块的主要工作为同步采集8路复合视频，分为4组；第一组为vrc11和vrc12视频信号，fpga经过2片max7461检测vrc11和vrc12是否存在视频信号，通过控制max4025来选通vrc11和vrc12，选通的进入tw2866解码成bt.656的数据进入fpga进行压缩处理等工作，并且fpga根据同步信号、离散量和uart信号对压缩的音视频进行压缩，打时标，封装，并把数据存入电子盘中；tw2866是一款4路的视频ad，还具有1路音频ad、1路音频da和1路视频da。
91.视频压缩记录模块2vrmsd-2的软件主要包含2部分，第一部分是h.265压缩算法的实现，第二部分是音视频控制的实现，包含视频切换，校时，离散量控制盒处理，硬盘控制；
92.视频压缩记录模块2vrmsd-2是基于嵌入是linux操作系统的；在硬件的基础上主要包括三个层次软件，第一层linux内核，包含图像采集驱动，usb驱动，网络驱动，gpio驱动，音频驱动，串行驱动；第二层是程序库，包含h.265.code库；第三层是应用程序，包含图像采集，串行通讯，音频采集，gpio控制，图像压缩，网络通讯和图像音频存储；
93.主控模块cpu用控制vrmsd-1和vrmsd-2模块进行音视频记录、停止、回放；处理1553b模块采集到的总线数据；并且处理200路离散量信号；
94.主控模块cpu，基于freescale的powerpc处理器mpc8377；该处理器主要包含以下特点完全满足设计需要。mpc8377中的powerpc e300核带有32k字节的指令缓存和32k字节的数据缓存，实现了powerpc的用花指令系统结构，并提供了硬件和软件调试支持，另外，mpc8377提供了1个100/1000mbps的ethernet控制器，1个ddr2 sdram存储器控制器，一个lbc的本地总线控制器，两个32位/1个64位的pci控制器，一个专用的安全引擎，一个可编程的中断控制器，两个i2c控制器，1个4通道的dma控制器，一个gpio端口和1个usb2.0主机和设备控制器。mpc8377中的高度集成简化和板卡设计，并提供了非常大的带宽和极佳的性能。
95.主控模块cpu有电源电路，复位及看门狗电路，ddr电路，flash电路和串口通讯电路；其中ddr芯片选用mt47h64m16hr，容量为1gb(64m
×
16)，1.8v供电；nor flash芯片选用s29gl512n10tfi020，容量为512mb，3.3v供电；nand flash芯片选用k9f5608u0d，容量为32m，，3.3v供电。
96.主控模块cpu基于嵌入是vxworks操作系统的；在硬件的基础上包括三个层次软件，第一层linux内核，usb驱动，网络驱动，gpio驱动，音频驱动，串行驱动；第二层是程序库，包含网络库；第三层是应用程序，包含串行通讯，gpio控制和网络通讯；
97.1553b模块mbi是采集4路1553b总线的数据，总线传输率为1mb/s，总线传输字差错率小于10-7，经过smj320f2812处理后通过双口存储器供主控模块读取；
98.1553b模块mbi包含处理器jsm320f2812电路、复位电路、1553b接口电路、串行通讯
电路、时钟电路、离散量处理电路、电压转换电路和看门狗电路。
99.1553b总线信号经过变压器及协议芯片，转换成数字信号，f2812芯片通过外部总线读写该信号，并且把数据按照1553b协议的形式放入双口总线，供交联模块使用。采用高可靠性的嵌入式c语言。
100.电子盘模块hdm具有sata/usb接口的存储器及实时时钟模块，电子盘可以方便的从任务记录组件中拔取，通用usb接口可以方便的连接地面设备，高速可靠的读取电子盘数据。
101.电子盘的软件设计主要分为存储部分和校时部分。
102.存储部分采用高可靠性的嵌入式c语言。高可靠性的软件设计，配合存储器控制器，使数据完整无误的存储到flash芯片中，并通过精确的软件控制，可以完整无误的读取电子盘中的数据。
103.存储部分也采用高可靠性的嵌入式c语言。高可靠性的软件结构，精确的时序控制时间处理控制器，精确的采集时间数据，经过对时间数据的组织和完善的协议，通过rs422接口把时间准确的送达被授时模块，并且可以接收外部的授时指令，给已模块授时。
104.母板模块mb采用了高可靠性的连接器，保证了视频压缩模块，电源模块和电子盘模块之间数据的无缝传输。母板模块还和和航空连接器之间完成了可靠的连接。
105.本实用新型设备电源模块研制采用通用dc/dc多路输出电源模块实现。
106.系统软件设计
107.本实用新型设备软件由三个部分组成：应用软件、bit软件和开发环境组成。
108.软件设计
109.应用软件包括前台和后台例程，前台软件实现对vga视频数据的采集，后台软件实现对采集到得数据进行分析、压缩，处理并存储到电子盘中。其中，电子盘软件还可以给视频压缩模块提供授时。
110.bit软件设计
111.本实用新型设备提供了完善的bit测试能力，在设备内每个模块都设计了bit电路和bit软件，以便根据需要检测设备的工作状态，检测发现的故障通过显示面板显示。bit功能分为加电bit、周期bit、启动bit和维护bit：
112.加电bit：在设备加电初始化期间自动进行机内自检，可以在xx飞机离地之前检测出故障的设备；
113.周期bit：在设备正常工作的过程中，各模块软件利用空闲时间周期进行的自检测，在不影响设备正常工作的情况下，可以及时发现并向主模块报告自己的故障情况；
114.启动bit：本实用新型设备根据航电系统送来的bit命令启动自检；
115.维护bit：在地面维护时，用人机对话的方式启动设备自检，可按icd定义的格式将bit结果二线检测设备上显示。
116.本实用新型充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不再一一列举。
117.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本实用新型的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些
修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。