【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及闭环仿真验证的，尤其涉及一种面向星敏感器fpga的图像处理闭环仿真验证系统，具体应用于航天领域高精度的空间姿态测量装置星敏感器中星敏感器fpga仿真设计的相关技术，提高星敏感器fpga设计的可靠性与稳定性。
技术介绍
1、星敏感器是一种以恒星为参照系，以星空为工作对象的高精度的空间姿态测量装置。星敏感器fpga作为星敏感器的核心部分，主要完成探测器的驱动、图像的采集、预处理和质心提取等功能。随着技术的发展，星敏感器fp ga的图像算法日益复杂、精度要求日益严苛、外部接口日益增加，都给仿真验证工作带来不小的麻烦。
2、目前针对星敏感器fpga的仿真验证还基本处于硬件实物测试或者对各个模块的仿真。硬件实物测试的测试成本较高且难于进行异常测试和故障定位。而各个模块的仿真难以对整个星敏感器fpga系统进行有效验证。并且针对复杂的图像处理算法部分，之前的技术仍存在星图数据单一、精度不够、效率不高、可靠性不足等问题。
3、因此，本专利技术提出一种面向星敏感器fpga的图像处理闭环仿真验证系统，该系统通过建立外部虚拟仿芯片模块，无需搭建特定硬件平台，可以设置异常工况，故障定位简单，大大降低仿真验证成本。并且可以针对性的产生星图数据集，快速精确地搭建复杂星图处理算法模型，提高验证的精度、效率和可靠性。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种面向星敏感器fpga的图像处理闭环仿真验证系统，通过构建星敏感器fpga外部接口模块进行整个系统的仿
2、本专利技术的上述专利技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种面向星敏感器fpga的图像处理闭环仿真验证系统，用于验证在地面硬件联测中无法实现的异常工况，以及为星敏感器fpga提供闭环的验证环境，包括：仿时钟复位模块、仿串口总线模块、仿探测器模块、仿存储芯片模块、仿高速下传模块、星图数据产生模块、星图数据处理模块及结果记录比对模块；
4、所述仿时钟复位模块，用于模拟晶振和模拟复位电路为星敏感器fpga提供时钟信号和复位信号；
5、所述仿串口总线模块，用于模拟串口时序，发送串口遥控指令及接收串口遥测数据；
6、所述仿探测器模块，用于模拟探测器芯片，发送探测器时钟、星图图像数据，接收探测器spi配置参数、时钟配置参数和驱动信号，以及发送探测器温度数据；
7、所述仿存储芯片模块，用于接收存储芯片复位信号、使能信号、读写信号、地址信号、写入数据，发送读出数据；
8、所述仿高速下传模块，用于模拟高速下传接口，接收处理后的图像数据，质心数据；
9、所述星图数据产生模块，用于产生星图数据集，同时输入到所述仿探测器模块和所述星图数据处理模块；
10、所述星图数据处理模块，用于处理星图数据集，提取星点质心坐标，将处理结果输入到所述结果记录比对模块；
11、所述结果记录比对模块，用于将所述星敏感器fpga处理的图像结果数据与所述星图数据处理模块处理的图像结果数据进行比对，从而验证所述星敏感器fpga图像处理功能的正确性。
12、进一步地，所述仿时钟复位模块，具体包括以下功能：
13、模拟晶振为所述星敏感器fpga提供稳定的所述时钟信号，并根据需求设置所述时钟信号的时钟频率；
14、模拟复位电路为所述星敏感器fpga提供所述复位信号，并根据需求设置所述复位信号是高电平复位还是低电平复位，同时进行毛刺信号的异常测试。
15、进一步地，所述仿串口总线模块，具体包括以下功能：
16、发送所述串口遥控指令，先根据串口通信协议将包括帧头、命令字、数据字、校验码在内的信息进行组帧，随后按字节添加起始位、校验位和终止位，以预设传输速率将组帧好的数据通过串并转换功能按照串口总线协议发送给星敏感器fpga，同时模拟包括帧头错误、指令码错误、校验码错误、起始位丢失、停止位丢失、校验位丢失、通信中断、波特率拉偏在内的异常情况；
17、接收所述串口遥测数据，以预设传输速率接收所述星敏感器fpga下传的遥测数据，判断起始位、校验位和终止位后，得到遥测数据帧。
18、进一步地，所述仿探测器模块，具体包括以下功能：
19、发送探测器图像数据，首先将准备好的图像数据读入所述仿探测器模块的堆栈当中，随后根据接收到的所述星敏感器fpga的驱动信号和时钟信号，产生相对应时序下的帧地址信号、行地址信号和列地址信号，所述仿探测器模块内存中的图像数据即根据产生的帧地址信号、行地址信号和列地址信号依次将堆栈中的图像数据分多通道对外发送给所述星敏感器fpga，同时，设置各个通道输出的延时参数模拟图像数据输出不同步的异常情况；
20、探测器配置数据的接收，通过spi接口模拟接收所述星敏感器fpga发送的包括x坐标、y坐标、图像尺寸、曝光时间、增益参数、探测器模式在内的配置数据，根据配置数据，选择探测器图像的包括坐标位置、图像的尺寸、探测器的曝光时间、探测器通道的模式在内的信息；
21、探测器温度数据的发送，通过所述spi接口根据需求设定探测器的实时温度数据，并将设定好的温度数据发送给所述星敏感器fpga；
22、监测时序参数，用于监测接口时序是否满足芯片手册的时序参数要求。
23、进一步地，所述仿存储芯片模块，具体包括以下功能：
24、实现图像数据的包括字写字读、页写页读、块的擦除和扇区擦除在内的功能，所述仿存储芯片模块根据所述星敏感器fpga发送使能信号和读写信号模拟接收地址和数据，对接收到的地址数据进行判断后跳转到相应功能的实现，从而对图像处理的中间数据和结果数据进行存储。
25、进一步地，所述仿高速下传模块，具体包括以下功能：
26、接收星敏感器fpga下传的图像数据和质心数据，根据星敏感器fpga发送的时钟信号、帧信号、行信号，对数据信号进行正确解析和接收。
27、进一步地，所述星图数据产生模块，具体包括以下功能：
28、根据仿真验证需求进行包括星点坐标、集合个数、灰度数值在内的参数的设置，从而生成包括星点位置测试图、星点大小测试图、星点灰度测试图、星点间距测试图、星点连通域测试图、星点噪声测试图在内的测试图；
29、其中，根据星点位置识别判定门限，在所述星点位置测试图上分别生成满足位置门限的有效星点和不满足位置门限的边缘无效星点；
30、根据星点集合个数判定门限，在所述星点大小测试图上分别生成满足集合个数门限的有效星点和不满足集合个数门限的集合无效星点；
31、根据星点灰度阈值，在所述星点灰度测试图上分别生成大于灰度阈值的有效星点和小于灰本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向星敏感器FPGA的图像处理闭环仿真验证系统，其特征在于，包括：仿时钟复位模块、仿串口总线模块、仿探测器模块、仿存储芯片模块、仿高速下传模块、星图数据产生模块、星图数据处理模块及结果记录比对模块；
2.根据权利要求1所述的面向星敏感器FPGA的图像处理闭环仿真验证系统，所述仿时钟复位模块，具体包括以下功能：
3.根据权利要求1所述的面向星敏感器FPGA的图像处理闭环仿真验证系统，所述仿串口总线模块，具体包括以下功能：
4.根据权利要求1所述的面向星敏感器FPGA的图像处理闭环仿真验证系统，所述仿探测器模块，具体包括以下功能：
5.根据权利要求1所述的面向星敏感器FPGA的图像处理闭环仿真验证系统，所述仿存储芯片模块，具体包括以下功能：
6.根据权利要求1所述的面向星敏感器FPGA的图像处理闭环仿真验证系统，所述仿高速下传模块，具体包括以下功能：
7.根据权利要求1所述的面向星敏感器FPGA的图像处理闭环仿真验证系统，所述星图数据产生模块，具体包括以下功能：
8.根据权利要求1所述的面向星
9.根据权利要求8所述的面向星敏感器FPGA的图像处理闭环仿真验证系统，所述星点质心提取，具体为：
10.根据权利要求1所述的面向星敏感器FPGA的图像处理闭环仿真验证系统，所述结果记录比对模块，具体包括以下功能：
...【技术特征摘要】
1.一种面向星敏感器fpga的图像处理闭环仿真验证系统，其特征在于，包括：仿时钟复位模块、仿串口总线模块、仿探测器模块、仿存储芯片模块、仿高速下传模块、星图数据产生模块、星图数据处理模块及结果记录比对模块；
2.根据权利要求1所述的面向星敏感器fpga的图像处理闭环仿真验证系统，所述仿时钟复位模块，具体包括以下功能：
3.根据权利要求1所述的面向星敏感器fpga的图像处理闭环仿真验证系统，所述仿串口总线模块，具体包括以下功能：
4.根据权利要求1所述的面向星敏感器fpga的图像处理闭环仿真验证系统，所述仿探测器模块，具体包括以下功能：
5.根据权利要求1所述的面向星敏感器fpga的图像处理闭环仿真验证系...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓一帆，单昕昕，宁静，马玉奇，祝毅超，
申请(专利权)人：上海航天电子通讯设备研究所，
类型：发明
国别省市：
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