针对当前遥感卫星电荷耦合器件(CCD)相机幅宽越来越大, 速率越来越高, 现有相机模拟源设备数据输出带宽不足的问题, 提出并实现了一种基于非易失性存储器 Express(NVMe)的超高速多通道遥感相机模拟源设备。该设备利用现场可编程逻辑门阵列 (FPGA)实现 4组 NVMe SSD主机控制器, 完成对固态硬盘 (SSD)的读写操作; 同时利用 DMA控制器读取 DDR4中缓存数据, 数据经封装处理后通过光纤接口输出。实验结果表明: NVMe主机控制器的写平均速率可以达到 1.7 GBps, 读平均速率达到 3.2 GBps。模拟源系统整体存储容量 8 TB, 对外输出带宽高达 80 Gbps, 支持 8路光纤接口输出。该模拟源具有较强的稳定性及良好的可扩展性, 已成功应用在某遥感卫星 CCD相机模拟源系统中, 为数传等设备的测试以及调试提供了充分保障。

针对遥感相机数据输出速率较高、快视系统传输带宽不足的问题, 提出了一种基于万兆网的高速可靠传输系统并加以实现。传输系统前端采用FPGA作为主控制器, 在其内部构建可靠传输协议栈, 通过确认重传算法实现高速数据的UDP可靠传输, 并通过流量控制机制提高传输效率。由于重传算法需消耗较多缓存资源, 采用DDR3多端口控制器对传输协议栈中已发送但未被确认的数据帧进行缓存, 同时对前端高速数据流进行速率平滑, 减少FPGA片上RAM资源使用率。实验结果表明: 当上位机CPU负载较小时, 传输系统可可靠传输高达1 000 MB/s的连续数据流; 当CPU负载较大时, 传输速率亦在600 MB/s以上。系统传输速率高, 工作稳定, 扩展性强, 已成功应用于遥感相机快视系统中, 为超高速遥感相机的研制测试提供了保障。

针对目前遥感相机输出通道多、数据率高和像素灰阶高等特点, 提出并构建了基于现场可编程门阵列(FPGA)并行处理技术的快视系统。该系统主要由存储单元、预处理单元以及高清显示单元等核心部件组成。存储单元采用FPGA直接控制大容量SATA磁盘阵列实现高速海量存储; 预处理单元实时对高速海量图像数据进行缩放、平移和数据融合等操作, 克服传统快视系统无法高速处理海量图像数据的技术瓶颈; 高清显示单元驱动3台12位显示器进行高灰阶、大幅面无缝拼接显示, 弥补以往对高灰阶遥感图像只能截断显示的缺陷。实验结果表明: 该系统存储容量达96 TB, 可对总速率高达19.7 Gb/s 的12通道12位量化遥感图像数据进行实时记录与无失真显示。系统工作稳定可靠, 易于扩展, 已成功运用于遥感相机的研制测试中, 大大提高了遥感相机的研制效率。