[0001] 本发明属于信息获取和传输技术领域，尤其涉及一种高速数据传输方法、系统、存储介质、信息数据处理终端。

[0002] 目前，现代红外成像系统的核心器件是焦平面阵列(focal plane array FPA)，常用的包括线阵红外探测器和面阵红外探测器。相机安装在飞机或者卫星上通过推扫成像或摆扫成像或凝视成像，获取对地遥感红外数据。获取信息的方式通常是通过光电探测器对目标成像，并将AD量化后的数据送后端处理或者事后处理，原始数据量一般较为庞大，数据率较高。

[0003] 随着遥感技术的发展，对高时间分辨率、高空间分辨率、高辐射分辨率的追求，在技术路线上涉及大量使用高速高分辨率AD，一般为14位及以上，这样必然导致传输和处理的数据量进一步增大、数据率进一步提高，目前典型的成像相机在前端原始码率上已达到了上百Gbps的量级，经过预处理后单个谱段输出的有效数据往往在几百Mbps～1Gbps之间，往往采用LVDS接口或者TLK2711同轴高频接口进行数据采集。

[0004] 在进行地面测试时，首先要接收相机传输的成像数据，而各种不同的红外相机输出数据格式往往是自定义的，无法直接送计算机采集，需要提前进行转换。当前往往采用转换的方法进行，将不同接口的高速信号转换成USB2.0、USB3.0或者PCIE接口能接收的数据，但这些接口往往不具有长距离传输的能力，应用在许多需要远距离操作或者采集的场合存在困难。另一方面，采用PCIE接口往往需要定制采集卡，无论是通用的采集卡还是专用的采集卡，由于驱动往往是厂商或者第三方开发，长时间运行的稳定性往往较差。而通过转换电路并采用千兆以太网接口，能有效解决此类问题。因此，亟需一种基于转换电路和千兆以太网接口的高速数据传输系统。

[0005] 通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

[0006] (1)传统相机地面数据采集设备庞大、成本高、专用性强、数据率较高以及长距离传输困难等缺陷。

[0007] (2)在进行地面测试时，各种不同的红外相机输出数据格式往往是自定义的，无法直接送计算机采集，需要提前进行转换。

[0008] (3)现有转换方法中，将不同接口的高速信号转换成USB2.0、USB3.0或者PCIE接口能接收的数据，但这些接口往往不具有长距离传输的能力，应用在许多需要远距离操作或者采集的场合存在困难。

[0009] (4)采用PCIE接口往往需要定制采集卡，无论是通用的采集卡还是专用的采集卡，由于驱动往往是厂商或者第三方开发，长时间运行的稳定性较差。

[0010] 解决以上问题及缺陷的难度为：

[0011] 不同的空间相机，由于在数传接口形式和数据格式上存在差异，解决方案迥异，需要研制专用转换电路，存在长距离高速数据稳定性传输难题，需要解决方案能满足高速接入和传输、长时间稳定工作、具有一定通用性。高速信号在长距离传输容易衰减造成信号不稳定，研制专用采集板卡又受限于计算机安装空间且存在驱动稳定性问题，因此存在困难，需要研制一种具有一种通用性的高速数据传输方法和装置，以满足空间相机的地面测试应用需求。

[0012] 解决以上问题及缺陷的意义为：

[0013] 在进行地面测试时，空间相机传输的成像数据，由于国内外空间相机接口的不一致性，需要研制专用的转接电路，且需要工作在长距离传输的场合，如大型真空试验、外场成像试验中数据的接收，而在这些场合数据传输距离往往需要十米甚至几十米，连续工作时间往往达十多天，通过本发明，能通过标准的千兆以太网进行传输和存储，便于长距离、高时间稳定性传输，解决了实际测试中的长距离高速数据稳定性传输难题，通用化的以太网接口也提高了设备的通用性，降低了研制成本。

[0070] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0071] 针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种高速数据传输方法、系统、存储介质、信息数据处理终端，下面结合附图对本发明作详细的描述。

[0072] 如图1所示，本发明实施例提供的高速数据传输方法包括以下步骤：

[0073] S101，分析接入对象，判断红外相机输出接口是否采用LVDS或基于TLK2711高速收发器的接口；

[0074] S102，接收千兆以太网接口数据，通过UDP接收和处理模块解析指令，根据IP和MAC地址解析是否发送给本装置的包；

[0075] S103，高速数据传输系统接收相机数据，通过TLK2711/LVDS接口转换模块，将转换后的数据送FPGA数据转换模块；

[0076] S104，将经LVDS收到的串行数据转换成8位数据；将经TLK2711收发器的16位数据，并分析有效位数；

[0077] S105，分析数据传输周期tg，每个周期内待传输的数据按8位折算为L字节，确定数据转换成8位后的传输时钟CLKf，确定数据分割组IP包的大小为P字节，包传输间隔t，分割包数为k，确定数据缓存2深度为M字节；

[0078] S106，将数据写入缓存2，缓存2的写入时钟为125MHz；

[0079] S107，将缓存2的数据读出，读出频率为125MHz，通过UDP发送模块送以太网接口；

[0080] S108，上位机获取数据进行分析和处理。

[0081] 本发明提供的高速数据传输方法业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的高速数据传输方法仅仅是一个具体实施例而已。

[0082] 如图2所示，本发明实施例提供的高速数据传输系统包括：TLK2711/LVDS接口转换模块1、LVDS接口第一转换电路2、LVDS接口第二转换电路3、TLK2711接口第一转换电路4、TLK2711接口第二转换电路5、FPGA数据转换模块6、LVDS数据解串模块7、并行数据处理模块8、数据选通模块9、数据缓存模块10、UDP发送模块11、UDP接收和处理模块12、以太网收发模块13、RTL8211收发器14、RJ45网络接口15、上位机16。

[0083] 下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。

[0084] 本发明实施例提供的高速数据传输方法如下：

[0085] S1、分析接入对象，红外相机输出接口是否采用TLK2711高速收发器的接口，其单个通道的峰值传输数据率约500Mbps，数据传输协议中数据传输周期为500us，通道总数4；数据输出接口通过串行线缆接到所述高速数据传输系统，接收装置上的TLK2711收发器设置为接收；

[0086] S2、接收千兆以太网接口数据，通过UDP接收和处理模块解析指令，装置的IP地址设置为192.168.0.2，MAC地址自行设置为6字节，根据指令码表进一步解析指令，根据指令切换数据源为来自TLK2711收发器，选择网口，可选网口有2个；

[0087] S3、高速数据传输系统接收相机数据，通过TLK2711/LVDS接口转换模块，将转换后的数据送FPGA数据转换模块；

[0088] S4、FPGA数据转换模块采用基于XC6S45系列的FPGA，将经LVDS收到的串行数据转换成8位数据；将经TLK2711收发器的16位数据，分析其有效位数，有效位数10位有效，求该数位q与8的最小公倍数I，然后开辟缓存1，缓存1的写入时钟CLKw满足下式：

[0089] q/CLKw＝I/(8×125M)，最终确定写入字时钟为100MHz；

[0090] S5、分析数据传输周期tg，每个周期内待传输的数据按8位折算为10000字节，确定数据转换成8位后的传输时钟CLKf，确定数据分割组IP包的大小为P字节，包传输间隔t，分割包数为k，确定数据缓存2深度为M字节，确定方法为：

[0091] 1)组帧传输时间必须小于数据传输间隔，其中P+42含组包开销的42字节；

[0092] ((P+42)/CLKf+t)×k＜tg

[0093] 2)每包有效数据P不得超过1500字节；

[0094] 3)分割包数：k＝(L/P)，k取整加1；

[0095] 4)包传输间隔t按UDP协议需大于96个125MHz周期；

[0096] 5)数据缓存深度：M≥L字节；

[0097] 确定的数据为：P取1000字节，包传输间隔t取6us，分割包数k为10，缓存M为16384字节；

[0098] S6、将数据写入缓存2，缓存2的写入时钟为125MHz；

[0099] S7、将缓存2的数据读出，读出频率为125MHz，通过UDP发送模块送以太网接口。

[0100] S8、上位机获取数据进行分析和处理。

[0101] 本发明用于空间红外相机地面测试设备的接收装置中，包括TLK2711/LVDS接口转换模块、FPGA数据转换模块、以太网收发模块。TLK2711/LVDS接口转换模块，用于对LVDS接口、TLK2711高速收发器接口进行接收转换，LVDS输入信号转换成单端信号送FPGA数据转换模块，TLK2711高速收发器接口将接收到的高速串行数据解串，转换成并行信号送FPGA数据转换模块。FPGA数据转换模块用于将数据按一定的格式和协议进行编排，发送给以太网收发模块进行数据传输。以太网收发模块采用UDP协议，用于接收计算机通过网口下行数据，并发送上行网络数据。采用该方法后能有效解决了使用该方法可以满足数据转换和长距离传输的要求，减少对定制化的地面数据接收装置的研发工作，提高地面测试设备的通用性，降低地面设备研制成本，也提高了地面测试设备的稳定性。

[0102] 本发明的TLK2711/LVDS接口转换模块包括LVDS接口第一转换电路、LVDS接口第二转换电路、TLK2711接口第一转换电路、TLK2711接口第二转换电路，LVDS输入信号转换成单端信号送FPGA数据转换模块，LVDS输入信号分为使能、时钟、数据一共4线，其中数据线为2位；TLK2711高速收发器接口将接收到的高速串行数据解串，转换成16位的并行信号送FPGA数据转换模块。

[0103] 本发明的FPGA数据转换模块包括LVDS数据解串模块、并行数据处理模块、数据选通模块、数据缓存模块、UDP发送模块、UDP接收和处理模块。LVDS数据解串模块用于将串行的输入信号转换成8位宽的数据，并送缓存模块进行存储，并行数据处理模块将TLK2711收发器接收和转换的16位数据进行格式转换，按协议将16位数据中的有效数据位(例如10位)，转换成8位数据，并送缓存模块进行存储；UDP发送模块实现UDP发送协议，控制缓存读出，将数据按预设的包发送出去；UDP接收和处理模块实现计算机发送的UDP包的接收功能，对包进行解析，对包中的指令进行译码和处理。

[0104] 本发明指令包括接入选择，用于选择接入数据源是LVDS，还是TLK2711收发电路；包括网口切换，用于选择上行数据端口是哪一个网口接口等。

[0105] 本发明的以太网收发模块含RJ45网络接口、RTL8211收发器，RTL8211收发器通过线路与RJ45网络接口相连。

[0106] 本发明提供了高速数据传输方法和装置，用于空间红外相机的地面测试设备中。由于空间红外相机的数据接口往往采用LVDS或基于TLK2711的高速串行转换器，数据无法直接被计算机获取，需要进行转接，传统的方法是通过数据采集卡，由于驱动问题往往长期稳定性不佳，且转接盒和使用采集卡的计算机必须放置在一起，在许多应用场合不合适，且没有采集卡的计算机则无法进行数据获取。使用该方法可以满足数据转换和长距离传输的要求，减少对定制化的地面数据接收装置的研发工作，提高地面测试设备的通用性，降低地面设备研制成本，充分利用计算机已有的网络接口，也提高了地面测试设备的稳定性。本发明有效解决了传统数据采集设备庞大、成本高、专用性强、长距离传输困难等缺陷。

[0107] 本发明所采用的技术方案与现有技术相比优点在于：利用成熟的标准以太网接口，将空间红外相机输出的非标准接口数据，转换成标准协议数据，发挥现有计算机接口的高速数据传输功能，实现了长距离高速数据传输。该方法具有体积小、成本低、稳定性高、传输距离远、传输码率高、通用性强的特点。

[0108] 采用本方法后，对下述两台空间相机进行了测试，实测表明本方法实现了红外相机系统数据的高速传输。

[0109] 可见红外双谱段相机输出为LVDS接口，分别由两组LVDS传输可见通道和红外通道数据，每组4线(时钟、使能、数据2线)，传输时钟为55MHz，总峰值传输码率为220Mbps，在热真空试验中应用本方法进行了数传接口转换，LVDS从真空罐接口出来后通过本装置进行了数传接口转换，然后采用15米的线缆进行以太网数据传输，在控制室内进行了数据的分析和处理，大型试验过程中数传传输稳定性高，能够满足相机的传输需求。

[0110] 中短波双波段红外相机输出为TLK2711接口，分别通过两片TLK2711传输中波通道、短波通道数据，每个通道有效数据峰值传输率约640Mbps，在地面测试时能通过指令进行通道切换接收所选择通道的数据，传输稳定性高，能够满足红外相机的传输需求。该装置可以很方便进行扩展，两台计算机可以并行进行双通道数据采集。

[0111] 在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

[0112] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。