多觸發源的高速影像自動監測系統設計與研究

柳 琦

中國飛行試驗研究院，陜西西安 710089

0 引言

使用高速攝像機拍攝武器投放瞬間，是獲取武器投放影像數據的重要手段。高速攝像機觸發方式有：手動觸發、自動觸發，當手動觸發實施條件不具備時，需要抽引機上信號自動觸發高速攝像機。某型機武器投放涉及多個觸發信號，各觸發信號特性不同，本文設計觸發信號自動控制系統，實現高速影像自動監測記錄。

1 監測系統

某型機載高速攝像系統對應10路機上信號自動觸發高速攝像機。各觸發信號特性不同，要實現機載高速攝像系統的正常自動觸發，需要對武器系統的觸發信號進行邏輯控制，輸出正確的觸發信號到高速攝像機。高速攝像機多通道觸發控制系統框圖如圖1。

圖1 高速攝像機多通道觸發控制系統框圖

觸發控制器對觸發信號進行光藕隔離，邏輯控制，輸出至高速攝像機實現高速相機的機上自動監測。

2 機上觸發信號特性

高速攝像機的觸發接收電路具有光電隔離功能，由外部的信號點亮LED信號燈或者短路觸發引腳，由內部電路給LED信號燈供電，推動內部的光電接收器產生內部觸發信號。在機載電路實現中，采用了短接觸發信號引腳的方式。電路原理圖如下。

圖2 高速攝像機觸發信號輸入電路圖

高速攝像機的觸發信號來自機上信號，中間經過了與機載信號調節器的交聯，再通過觸發調節器進行隔離，輸出至高速攝像機， 10路觸發信號根據信號特性分為3種類型：開關信號、武器正常投放信號、武器應急投放信號。每一路信號再有效狀態下都能輸出2路高速攝像機觸發驅動信號，實現2臺高速攝像機的觸發拍攝。各觸發信號觸發要求為：

開關信號特性：要求在開啟信號產生和關閉信號產生時都有觸發響應。

武器正常投放信號特性：正常投放為脈沖信號，要求在脈沖上升沿觸發高速攝像機。

應急投放信號：應急投放信號為切換信號，要求在信號下降沿觸發高速攝像機。

3 觸發控制系統設計

觸發信號調節主要組成為： FPGA邏輯控制電路、輸入信號隔離電路、輸出驅動隔離電路。高速攝像機觸發調節核心組成內容框圖如圖3所示。

圖3 高速攝像機觸發調節核心組成內容框圖

電源轉換模塊采用蓋亞電源模塊以及LM1117-3.3等二次電源轉換模塊實現將機載28V電壓轉換為設備需要的+5V，+3.3V、+1.2V、+2.5V等電壓，滿足系統需要。

采用光耦對輸入信號進行隔離，光耦選用6N137， 1路輸入電路如圖4所示。

圖4 光耦輸入隔離電路

FPGA選 用 選 擇 Al tera Cyclone IV系 列EP4CGX15BN11I7N， 其工作溫度范圍是-40o-125o，其內部有14400邏輯單元，memory空間為552960bit，2個PLL。采用模擬開關與固態繼電器配合，來控制觸發AOS相機[1]。繼電器選用TE Connectivity公司的IM23TS型小型固態繼電器。最大切換功率可達60W，工作溫度-40℃-+85℃。1組驅動輸出電路如圖5所示。

觸發控制系統區別對待不同輸入觸發信號，通過FPGA邏輯控制電路設計、輸入信號隔離電路設計、輸出驅動隔離電路設計，組成多觸發源高速影像自動監測系統，解決了多觸發信號源狀態下的高速攝像機觸發控制問題。

圖5 繼電器驅動電路

4 系統應用

多觸發源高速影像自動監測系統已成功應用于某型機的定型試驗，系統工作穩定，滿足機上各型觸發信號的觸發需求，所獲視頻數據正確、清晰。

[1]李廣軍，王厚軍.實用接口技術[M].北京：電子工業出版社，1997.