基于視頻編碼芯片MG3500的數(shù)字視頻記錄儀的硬件設(shè)計

孫永林

【摘 要】飛機平顯、多功能顯示器等6路彩色視頻和機內(nèi)外通話、語音告警等音頻信息，是分析飛行員訓(xùn)練水平、作戰(zhàn)能力和機載設(shè)備故障的重要信息來源，在日常訓(xùn)練中發(fā)揮極為重要的作用。敘述了基于視頻編碼芯片MG3500的機載多路數(shù)字音視頻記錄系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】MG3500；視頻記錄儀；ARM

0 引言

當今世界上較先進的戰(zhàn)機均有視頻記錄系統(tǒng)，用于記錄飛行、作戰(zhàn)時的各種音視頻信息，對于作戰(zhàn)指揮、訓(xùn)練評估具有重要意義。傳統(tǒng)的機載視頻記錄系統(tǒng)采用磁帶結(jié)構(gòu)，磁帶上記錄的數(shù)據(jù)是未經(jīng)壓縮的原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較大，信息記錄時間短，且回放效果差、畫面分辨率低、不流暢。而且由于飛機上震動較強，磁帶機的記錄采用的是機械操作，要想保證可靠記錄對機械部分性能要求極高，需要眾多的加固措施，故磁帶記錄機的體積和重量一般都較大，占用了較大的機艙空間。模擬視頻記錄系統(tǒng)采用磁帶作為存儲介質(zhì)，數(shù)據(jù)存儲會耗費大量的磁帶；圖像記錄與檢索無法同時進行，且無法遠程檢索；圖像檢索采用線性方式，需要反復(fù)倒帶，速度很慢，且磁頭磨損嚴重；信息復(fù)制能力差，每復(fù)制一次圖像就劣化一次；系統(tǒng)維護費用昂貴。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，超大規(guī)模集成電路及專用視頻壓縮處理芯片產(chǎn)生并迅速發(fā)展，同時隨著半導(dǎo)體存儲技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體存儲器的容量也越來越大，數(shù)字視頻壓縮技術(shù)不斷提高，采用嵌入式系統(tǒng)和高效的視頻壓縮編碼標準構(gòu)建機載視頻壓縮系統(tǒng)取代傳統(tǒng)磁帶機構(gòu)已成為必然。

本文提出基于MG3500視頻壓縮板為硬件核心的機載視頻記錄系統(tǒng)，該系統(tǒng)工作可靠能夠滿足系統(tǒng)性能需求。

1 數(shù)字視頻記錄儀硬件平臺

應(yīng)用于某型飛機的視頻記錄儀硬件主要由壓縮記錄單元（CRM）、母板單元（CDM）、電源單元（CEM）三個外場可更換單元組成。

壓縮記錄單元是本系統(tǒng)的核心，為了實現(xiàn)高效高質(zhì)量視頻壓縮，本方案采用最新視頻壓縮標準H.264實現(xiàn)壓縮記錄。

H.264算法具有很高的效率，但是其運算量非常大，需要借助于專用硬件來實現(xiàn)實時高分辨率的視頻壓縮。該方案選擇了高性能H.264專用壓縮和處理芯片MG3500完成對視頻的實時高效壓縮，主控單元采用嵌入式處理器ARM9來實現(xiàn)。壓縮單元由1塊ARM控制編解碼芯片實現(xiàn)對1路視頻和1路音頻的壓縮并可實現(xiàn)視頻的回放。壓縮記錄單元原理圖如圖2所示。差分的Y+/Y-/C+/C-視頻信號經(jīng)過AD813變成單端的Y/C信號，然后經(jīng)過ADV7180模數(shù)轉(zhuǎn)換，變成bt.656格式的數(shù)據(jù)流，送進MG3500綜合信息處理芯片，經(jīng)過壓縮、轉(zhuǎn)換和音視頻的同步，經(jīng)USB接口寫入電子硬盤，并可以通過AD7179實現(xiàn)機上視頻回放。音頻信號通過TLV320轉(zhuǎn)換成MG3500能夠識別的數(shù)字電平信號。數(shù)字視頻記錄儀的故障代碼能夠記錄在機載數(shù)據(jù)記錄設(shè)備中，并能通過地面工作站進行分析；同時數(shù)字視頻記錄儀的工作情況會記錄在電子盤上，可利用該記錄信息深入分析故障原因。

2 結(jié)束語

該系統(tǒng)可記錄飛機平顯、多功能顯示器等6路彩色視頻和機內(nèi)外通話、語音告警等音頻信息，記錄時戳與機上飛參、總線數(shù)據(jù)記錄信息同步，可用于綜合評估判定，是分析飛行員訓(xùn)練水平、作戰(zhàn)能力和機載設(shè)備故障的重要信息來源，在歷次演練、日常訓(xùn)練中發(fā)揮極為重要的作用。

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[責(zé)任編輯：劉展]