基于視頻編碼芯片MG3500的數字視頻記錄儀的硬件設計

孫永林

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

【關鍵詞】MG3500；視頻記錄儀；ARM

0 引言

當今世界上較先進的戰機均有視頻記錄系統，用于記錄飛行、作戰時的各種音視頻信息，對于作戰指揮、訓練評估具有重要意義。傳統的機載視頻記錄系統采用磁帶結構，磁帶上記錄的數據是未經壓縮的原始數據，數據量較大，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。模擬視頻記錄系統采用磁帶作為存儲介質，數據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，需要反復倒帶，速度很慢，且磁頭磨損嚴重；信息復制能力差，每復制一次圖像就劣化一次；系統維護費用昂貴。隨著電子技術的發展，超大規模集成電路及專用視頻壓縮處理芯片產生并迅速發展，同時隨著半導體存儲技術的發展，半導體存儲器的容量也越來越大，數字視頻壓縮技術不斷提高，采用嵌入式系統和高效的視頻壓縮編碼標準構建機載視頻壓縮系統取代傳統磁帶機構已成為必然。

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，該系統工作可靠能夠滿足系統性能需求。

1 數字視頻記錄儀硬件平臺

應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的核心，為了實現高效高質量視頻壓縮，本方案采用最新視頻壓縮標準H.264實現壓縮記錄。

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。壓縮單元由1塊ARM控制編解碼芯片實現對1路視頻和1路音頻的壓縮并可實現視頻的回放。壓縮記錄單元原理圖如圖2所示。差分的Y+/Y-/C+/C-視頻信號經過AD813變成單端的Y/C信號，然后經過ADV7180模數轉換，變成bt.656格式的數據流，送進MG3500綜合信息處理芯片，經過壓縮、轉換和音視頻的同步，經USB接口寫入電子硬盤，并可以通過AD7179實現機上視頻回放。音頻信號通過TLV320轉換成MG3500能夠識別的數字電平信號。數字視頻記錄儀的故障代碼能夠記錄在機載數據記錄設備中，并能通過地面工作站進行分析；同時數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 結束語

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

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[責任編輯：劉展]