[0001] 本申请涉及遥感影像数据采集技术领域，具体而言，涉及一种卫星遥感影像采集系统及卫星遥感影像采集方法。

[0002] 现有的卫星遥感相机图像采集系统，主要包括信号转换设备和信号采集设备两部分。其中，信号转换设备包括输入接口、串行转并行模块、高性能处理器模块、Cameralink接口模块和串口模块等，信号采集设备包括Cameralink转PCIE采集卡、高性能工作站和显示终端等。

[0003] 信号转换设备通过Cameralink接口模块输出符合Cameralink接口协议的差分信号给信号采集设备。信号转换设备与采集处理设备之间通过Cameralink接口传输。当full模式时，总的传输速率最高可以达到5.4Gbps，速率比较低，可能无法满足高速传输的需求。

[0045] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的每个其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0046] 首先，对本申请可适用的应用场景进行介绍。本申请可应用于遥感影像采集技术领域。

[0047] 现有的卫星遥感影像采集系统，主要包括信号转换设备和信号采集设备两部分。其中，信号转换设备包括输入接口、串行转并行模块、高性能处理器模块、Cameralink接口模块和串口模块等，信号采集设备包括Cameralink转PCIE采集卡、高性能工作站和显示终端等。

[0048] 遥感相机的高速输出接口一般为2711接口，输入到信号转换设备内部后，通过串行转并行的TLK2711芯片，将串行的2711信号转换为并行的TTL信号，输出给高性能处理器模块。高性能处理器模块一般选用高性能FPGA处理器，FPGA处理器将并行信号进行格式转换，转换成适用于Cameralink接口模块的信号。信号转换设备通过Cameralink接口模块输出符合Cameralink接口协议的差分信号给信号采集设备。Cameralink转PCIE采集卡将收到的信号转换为PCIE信号，通过高性能工作站的PCIE插槽，将信号发送至高性能工作站。高性能工作站经过图像存储及处理后，将结果显示在显示终端上。

[0049] 然而，现有技术中的卫星遥感影像采集系统往往存在很多缺点：需要串行转并行芯片TLK2711，成本高，设计电路复杂；需要高性能FPGA处理器，成本高，设计电路复杂；遥感相机设备与信号采集处理设备之间没有电气隔离，无法保障星上产品的安全；输入接口和串并转换电路主备份电路是两套完全相同的电路，元器件成本高，电路布局布线难度大；信号转换设备与采集处理设备之间通过Cameralink接口传输。当full模式时，总的传输速率最高可以达到5.4Gbps，速率比较低，可能无法满足高速传输的需求。

[0050] 基于此，本申请实施例提供了一种卫星遥感影像采集系统，遥感相机设备和信号转换设备与信号采集设备通过光纤连接，可以实现遥感相机设备与信号采集设备的电气隔离，保障遥感相机电气安全，信号转换设备与信号采集设备之间通过光纤传输，数据传输的速率大大增加。

[0051] 请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的一种卫星遥感影像采集系统的结构示意图之一。如图1中所示，本申请实施例提供卫星遥感影像采集系统10包括远程控制终端100、以太网交换设备200、信号转换设备300、信号采集设备400，所述信号转换设备300中包括主输入接口和备输入接口。

[0052] 所述远程控制终端100，用于通过所述以太网交换设备200向所述信号转换设备300发送接口切换指令。

[0053] 这里，远程控制终端100通过以太网交换设备200可以对信号转换设备300进行控制。接口切换指令用于切换信号转换设备300中的主输入接口和备输入接口。

[0054] 这里，在具体实施时，远程控制终端100通过以太网交换设备200向信号转换设备300发送接口切换指令。作为示例，远程控制终端100可以采用联想天逸510S台式机，以太网交换设备200可以采用TL‑SG1008D。

[0055] 所述信号转换设备300，用于基于所述接口切换指令从所述主输入接口和所述备输入接口中确定出目标输入接口，并通过所述目标输入接口采集遥感相机发送的电信号，将所述电信号转换为光信号并将所述光信号发送至所述信号采集设备400。

[0056] 这里，信号转换设备300主要用于将遥感相机发送的电信号转换为对应的光信号。

[0057] 这里，在具体实施时，信号转换设备300根据接收到的接口切换指令从主输入接口和备输入接口中确定出目标输入接口，并通过目标输入接口采集遥感相机发送的电信号，将电信号转换为光信号，并将光信号发送至信号采集设备400。具体的，遥感相机通过2711接口输出电信号，输入到信号转换设备300内部后，根据接口切换指令选择主输入接口或备输入接口来接收电信号，然后将串行电信号转换成光信号，通过光纤传输到信号采集设备400中。

[0058] 进一步的，请参阅图2，图2为本申请实施例所提供的一种卫星遥感影像采集系统的结构示意图之一。如图2所示，所述信号转换设备300还包括主备切换模块301、光电转换模块302、控制器模块303和以太网模块304；

[0059] 所述以太网模块304，用于接收所述以太网交换设备200传输的所述接口切换指令，并将所述接口切换指令发送至所述控制器模块303。

[0060] 这里，在具体实施时，以太网模块304接收所述以太网交换设备200传输的接口切换指令，并将接口切换指令发送至控制器模块303。

[0061] 具体的，以太网模块304实现了信号转换设备300与远程控制终端100之间的网络通信功能，为了简化设计，其与控制器模块303之间采用UART接口，与以太网交换设备200之间通过网线连接。本申请选用的以太网模块304为USR‑TCP232模块，该模块是一款集成了以太网和串口通信功能的模块，它允许用户通过简单的配置实现串口端数据到网络端的传输。该模块的设计旨在提供一个快速且方便的途径，以实现数据的透明传输，即无需关心底层的网络协议细节。模块内部完成了所有必要的数据协议转换，用户只需关注数据的发送和接收。支持TCP Server、TCP Client、UDP Client、UDP Server等多种工作模式，可以根据具体需求灵活配置。采用ARM内核，并优化了TCP/IP协议栈，确保了在网络通信中的稳定性和可靠性。串口波特率可在600bps至230.4Kbps范围内调整。USR‑TCP232模块为需要将串口设备连接到互联网提供了一个强大而灵活的解决方案，能够有效地简化网络通信的复杂性，加快产品的开发和部署过程。

[0062] 所述控制器模块303，用于根据所述接口切换指令控制所述主备切换模块301的工作状态，以使所述主备切换模块301切换所述目标输入接口接收所述电信号并输出至所述光电转换模块302。

[0063] 这里，在具体实施时，控制器模块303根据接口切换指令控制主备切换模块301的工作状态，以使主备切换模块301切换目标输入接口接收电信号并输出至光电转换模块302。

[0064] 具体的，控制器模块303主要的功能是接收远程控制终端100发送的命令，然后根据命令去控制主备切换模块301的工作状态，其与主备切换模块301之间通过I2C接口进行数据传输，与以太网模块304之间通过是UART接口进行数据传输。本申请中控制器模块303选用的是STM32处理器，STM32是32位ARM Cortex‑M微控制器，微控制器处理能力强大、外设接口丰富，STM32单片机的工作模式多样，支持多种异常处理机制，并配备了一系列高效的指令集，是开发高效、可靠嵌入式解决方案的理想选择。

[0065] 本申请中的主输入接口和备输入接口一般选用SMA射频连接器。主备切换模块301主要由切换开关芯片构成，芯片型号是DS125MB203，通过I2C总线实现对其开关的控制，并且可以通过I2C总线配置该芯片的各种参数。DS125MB203是一款高性能的双端口多路复用器和扇出缓冲器，专为高速总线应用而设计。它具备12.5Gbps的数据传输速率，能够适应多种协议。这款IC集成了连续时间线性均衡器(CTLE)，能够在高达6.25GHz的频率下提供高达30dB的接收端均衡能力，从而补偿最长30英寸FR‑4介质或8米AWG‑24规格的电缆损耗。此外，它的发射端还具备可编程的输出幅度电平控制，范围从600mVp‑p到1300mVp‑p，以及最高达‑12dB的去加重功能。

[0066] 所述光电转换模块302，用于将所述电信号转换为所述光信号，并将所述光信号发送至所述信号采集设备400。

[0067] 这里，在具体实施时，光电转换模块302接收到电信号后，将电信号转换为光信号，并将光信号发送至信号采集设备400。

[0068] 进一步的，所述光电转换模块302包括驱动电路和激光器。

[0069] 所述驱动电路，用于接收所述电信号，并将所述电信号转换为驱动所述激光器的电流信号。

[0070] 所述激光器，用于将所述电流信号转换为所述光信号并输出。

[0071] 这里，在具体实施时，光电转换模块302中的驱动电路接收电信号，并将电信号转换为驱动激光器的电流信号。激光器将电流信号转换为光信号并输出至信号采集设备400。

[0072] 具体的，光电转换模块302选用SFP模块，SFP即小型可插拔模块(Small Form‑factor Pluggable)，是一种广泛应用于网络设备中的光模块接口标准。这种接口设计紧凑，便于在交换机、路由器和服务器等网络设备中替换和安装，同时也支持热插拔，即可以在设备加电的情况下更换模块而不影响系统的正常运行。SFP接口模块通常用于短距离的通信连接，它们可以处理不同波长的光信号，支持单模或多模光纤，以及不同的传输距离和速度要求。SFP光模块主要包括控制电路、驱动电路、激光器、探测器、LC补偿电路和限幅放大器等，实现光信号和电信号之间的相互转换。本申请光电转换模块302选用SFP‑10G‑SR，最高支持10.3125Gbps。

[0073] 所述信号采集设备400，用于将所述光信号转换为对应的卫星遥感影像，并通过所述以太网交换设备200将所述卫星遥感影像发送至所述远程控制终端100。

[0074] 这里，在具体实施时，信号采集设备400将接收到的光信号转换为对应的卫星遥感影像，并通过以太网交换设备200将卫星遥感影像发送至远程控制终端100。

[0075] 进一步的，请参阅图2，所述信号采集设备400包括光纤转PCIE模块401和影像转换模块402；

[0076] 所述光纤转PCIE模块401，用于将所述信号转换设备300发送的所述光信号转换为PCIE信号，并将所述PCIE信号发送至所述影像转换模块402。

[0077] 这里，在具体实施时，光纤转PCIE模块401将信号转换设备300发送的光信号转换为PCIE信号，并将PCIE信号发送至影像转换模块402。

[0078] 进一步的，所述光纤转PCIE模块401包括光模块、FPGA处理器和双倍速率存储器。

[0079] 所述光模块，用于接收所述光信号，将所述光信号转换为串行SERDES电信号并发送至所述FPGA处理器。

[0080] 所述FPGA处理器，用于利用所述双倍速率存储器进行PCIE协议转换，将所述串行SERDES电信号转换为所述PCIE信号并发送至所述影像转换模块。

[0081] 这里，在具体实施时，光模块接收信号转换设备300所发送的光信号，并将光信号转换为串行SERDES电信号，并发送至FPGA处理器。FPGA处理器利用双倍速率存储器进行PCIE协议转换，将串行SERDES电信号转换为PCIE信号，并发送至影像转换模块。

[0082] 具体的，光纤转PCIE模块401实现将光信号转换为PCIE接口信号的功能，主要包括光模块、FPGA处理器和双倍速率存储器DDR，光模块实现将光信号转换为串行SERDES电信号的功能，光模块单路支持最高10.3125Gbps。FPGA处理器通过自身的高速SERDES输入接口接收信号，然后通过内部逻辑，利用DDR，完成PCIE协议转换，使信号满足PCIE 3.0协议。PCIE 3.0是一种高速串行计算机扩展总线标准，其比特率达到了8Gbps。PCIE 3.0作为一种高速串行计算机扩展总线标准，不仅提升了数据传输的速度和效率，还通过引入新技术和新功能，增强了系统的灵活性和可扩展性，满足了现代计算中对高性能和高可靠性的需求。本申请光纤转PCIE模块401选用QT1426采集板，是一款基于KU 085系列FPGA的PCI Express标准光纤采集卡，该板是一个独立光纤板卡，通过PCIE总线与主机或其他PCI/PCIE设备通信，最高支持8x PCIE3.0@8Gbps传输速率。

[0083] 所述影像转换模块402，用于将所述PCIE信号转换为所述卫星遥感影像，并将所述卫星遥感影像通过所述以太网交换设备200发送至所述远程控制终端100。

[0084] 这里，影像转换模块402可以采用高性能工作站。在具体实施时，影像转换模块将光纤转PCIE模块401所发送的PCIE信号转换为卫星遥感影像，并将卫星遥感影像通过以太网交换设备200发送至远程控制终端100。这样，影像转换模块402经过图像存储及处理后，通过以太网交换设备200将处理结果传输给远程控制终端100并显示。

[0085] 所述远程控制终端100，还用于接收所述卫星遥感影像并进行显示。

[0086] 这里，远程控制终端100接收卫星遥感影像并进行显示。

[0087] 本申请实施例所提供的卫星遥感影像采集系统，包括远程控制终端、以太网交换设备、信号转换设备、信号采集设备，所述信号转换设备中包括主输入接口和备输入接口；所述远程控制终端，用于通过所述以太网交换设备向所述信号转换设备发送接口切换指令；所述信号转换设备，用于基于所述接口切换指令从所述主输入接口和所述备输入接口中确定出目标输入接口，并通过所述目标输入接口采集遥感相机发送的电信号，将所述电信号转换为光信号并将所述光信号发送至所述信号采集设备；所述信号采集设备，用于将所述光信号转换为对应的卫星遥感影像，并通过所述以太网交换设备将所述卫星遥感影像发送至所述远程控制终端；所述远程控制终端，还用于接收所述卫星遥感影像并进行显示。

[0088] 本申请所提供的卫星遥感影像采集系统，遥感相机设备和信号转换设备与信号采集设备通过光纤连接，可以实现遥感相机设备与信号采集设备的电气隔离，保障遥感相机电气安全；通过远程控制终端向信号转换设备发送接口切换指令，可方便的实现主备输入接口的切换，减少冗余设计，优化高速信号的质量；信号转换设备、信号采集设备以及远程控制终端通过以太网互联，可以实现远程控制；信号转换设备与信号采集设备之间通过光纤传输，数据传输的速率大大增加。

[0089] 请参阅图3，图3为本申请实施例所提供的一种卫星遥感影像采集方法的流程图。所述卫星遥感影像采集方法应用于一种卫星遥感影像采集系统，所述卫星遥感影像采集系统包括远程控制终端、以太网交换设备、信号转换设备、信号采集设备，所述信号转换设备中包括主输入接口和备输入接口。如图3所示，所述卫星遥感影像采集方法包括：

[0090] S501，由所述远程控制终端通过所述以太网交换设备向所述信号转换设备发送接口切换指令；

[0091] S502，由所述信号转换设备基于所述接口切换指令从所述主输入接口和所述备输入接口中确定出目标输入接口，并通过所述目标输入接口采集遥感相机发送的电信号，将所述电信号转换为光信号并将所述光信号发送至所述信号采集设备；

[0092] S503，由所述信号采集设备将所述光信号转换为对应的卫星遥感影像，并通过所述以太网交换设备将所述卫星遥感影像发送至所述远程控制终端；

[0093] S504，由所述远程控制终端接收所述卫星遥感影像并进行显示。

[0094] 进一步的，所述信号转换设备还包括主备切换模块、光电转换模块、控制器模块和以太网模块；所述卫星遥感影像采集方法还包括：

[0095] 由所述以太网模块接收所述以太网交换设备传输的所述接口切换指令，并将所述接口切换指令发送至所述控制器模块；

[0096] 由所述控制器模块根据所述接口切换指令控制所述主备切换模块的工作状态，以使所述主备切换模块切换所述目标输入接口接收所述电信号并输出至所述光电转换模块；

[0097] 由所述光电转换模块将所述电信号转换为所述光信号，并将所述光信号发送至所述信号采集设备。

[0098] 进一步的，所述光电转换模块包括驱动电路和激光器；所述卫星遥感影像采集方法还包括：

[0099] 由所述驱动电路接收所述电信号，并将所述电信号转换为驱动所述激光器的电流信号；

[0100] 由所述激光器将所述电流信号转换为所述光信号并输出。

[0101] 进一步的，所述信号采集设备包括光纤转PCIE模块和影像转换模块；所述卫星遥感影像采集方法还包括：

[0102] 由所述光纤转PCIE模块将所述信号转换设备发送的所述光信号转换为PCIE信号，并将所述PCIE信号发送至所述影像转换模块；

[0103] 由所述影像转换模块将所述PCIE信号转换为所述卫星遥感影像，并将所述卫星遥感影像通过所述以太网交换设备发送至所述远程控制终端。

[0104] 进一步的，所述光纤转PCIE模块包括光模块、FPGA处理器和双倍速率存储器；所述卫星遥感影像采集方法还包括：

[0105] 由所述光模块接收所述光信号，将所述光信号转换为串行SERDES电信号并发送至所述FPGA处理器；

[0106] 由所述FPGA处理器利用所述双倍速率存储器进行PCIE协议转换，将所述串行SERDES电信号转换为所述PCIE信号并发送至所述影像转换模块。

[0107] 请参阅图4，图4为本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。如图4中所示，所述电子设备600包括处理器610、存储器620和总线630。

[0108] 所述存储器620存储有所述处理器610可执行的机器可读指令，当电子设备600运行时，所述处理器610与所述存储器620之间通过总线630通信，所述机器可读指令被所述处理器610执行时，可以执行如上述图3所示方法实施例中的卫星遥感影像采集方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。

[0109] 本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时可以执行如上述图3所示方法实施例中的卫星遥感影像采集方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。

[0110] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0111] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

[0112] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

[0113] 另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

[0114] 所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read‑Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0115] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0116] 最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。