多触发源的高速影像自动监测系统设计与研究

柳 琦

中国飞行试验研究院，陕西西安 710089

0 引言

使用高速摄像机拍摄武器投放瞬间，是获取武器投放影像数据的重要手段。高速摄像机触发方式有：手动触发、自动触发，当手动触发实施条件不具备时，需要抽引机上信号自动触发高速摄像机。某型机武器投放涉及多个触发信号，各触发信号特性不同，本文设计触发信号自动控制系统，实现高速影像自动监测记录。

1 监测系统

某型机载高速摄像系统对应10路机上信号自动触发高速摄像机。各触发信号特性不同，要实现机载高速摄像系统的正常自动触发，需要对武器系统的触发信号进行逻辑控制，输出正确的触发信号到高速摄像机。高速摄像机多通道触发控制系统框图如图1。

图1 高速摄像机多通道触发控制系统框图

触发控制器对触发信号进行光藕隔离，逻辑控制，输出至高速摄像机实现高速相机的机上自动监测。

2 机上触发信号特性

高速摄像机的触发接收电路具有光电隔离功能，由外部的信号点亮LED信号灯或者短路触发引脚，由内部电路给LED信号灯供电，推动内部的光电接收器产生内部触发信号。在机载电路实现中，采用了短接触发信号引脚的方式。电路原理图如下。

图2 高速摄像机触发信号输入电路图

高速摄像机的触发信号来自机上信号，中间经过了与机载信号调节器的交联，再通过触发调节器进行隔离，输出至高速摄像机， 10路触发信号根据信号特性分为3种类型：开关信号、武器正常投放信号、武器应急投放信号。每一路信号再有效状态下都能输出2路高速摄像机触发驱动信号，实现2台高速摄像机的触发拍摄。各触发信号触发要求为：

开关信号特性：要求在开启信号产生和关闭信号产生时都有触发响应。

武器正常投放信号特性：正常投放为脉冲信号，要求在脉冲上升沿触发高速摄像机。

应急投放信号：应急投放信号为切换信号，要求在信号下降沿触发高速摄像机。

3 触发控制系统设计

触发信号调节主要组成为： FPGA逻辑控制电路、输入信号隔离电路、输出驱动隔离电路。高速摄像机触发调节核心组成内容框图如图3所示。

图3 高速摄像机触发调节核心组成内容框图

电源转换模块采用盖亚电源模块以及LM1117-3.3等二次电源转换模块实现将机载28V电压转换为设备需要的+5V，+3.3V、+1.2V、+2.5V等电压，满足系统需要。

采用光耦对输入信号进行隔离，光耦选用6N137， 1路输入电路如图4所示。

图4 光耦输入隔离电路

FPGA选 用 选 择 Al tera Cyclone IV系 列EP4CGX15BN11I7N， 其工作温度范围是-40º-125º，其内部有14400逻辑单元，memory空间为552960bit，2个PLL。采用模拟开关与固态继电器配合，来控制触发AOS相机[1]。继电器选用TE Connectivity公司的IM23TS型小型固态继电器。最大切换功率可达60W，工作温度-40℃-+85℃。1组驱动输出电路如图5所示。

触发控制系统区别对待不同输入触发信号，通过FPGA逻辑控制电路设计、输入信号隔离电路设计、输出驱动隔离电路设计，组成多触发源高速影像自动监测系统，解决了多触发信号源状态下的高速摄像机触发控制问题。

图5 继电器驱动电路

4 系统应用

多触发源高速影像自动监测系统已成功应用于某型机的定型试验，系统工作稳定，满足机上各型触发信号的触发需求，所获视频数据正确、清晰。

[1]李广军，王厚军.实用接口技术[M].北京：电子工业出版社，1997.