一種適用于軟著陸過程和空間環(huán)境的快速圖像處理方法
【專利摘要】一種適用于軟著陸過程和空間環(huán)境的快速圖像處理方法，適用于航天探測(cè)器地外天體著陸過程的圖像快速處理需求。通過利用DSP內(nèi)的cache資源加速圖像處理速度；同時(shí)采取定時(shí)器中斷關(guān)閉cache等措施限定cache工作時(shí)長(zhǎng)，以降低cache單粒子效應(yīng)的不良影響。達(dá)到了在確保空間環(huán)境適應(yīng)性的目的同時(shí)提高處理速度的目的。
【專利說明】 一種適用于軟著陸過程和空間環(huán)境的快速圖像處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于軟著陸過程和空間環(huán)境的快速圖像處理方法，適用于航天探測(cè)器地外天體著陸過程的快速圖像處理需求。
【背景技術(shù)】
[0002]探測(cè)器地外天體軟著陸過程中，如能在軌通過主動(dòng)處理獲取著陸安全點(diǎn)信息，對(duì)提高著陸安全概率非常有益。在早期的著陸任務(wù)如Apollo任務(wù),是依靠人眼識(shí)別判定著陸的安全點(diǎn)。隨著技術(shù)的發(fā)展，依靠?jī)x器設(shè)備獲取準(zhǔn)確的安全著陸點(diǎn)位置信息是著陸任務(wù)，特別是無人的著陸探測(cè)器的新需求。為了完成不依賴人的安全點(diǎn)獲取過程，需要發(fā)展一種圖像處理技術(shù)，對(duì)著陸過程中獲取的預(yù)著陸區(qū)的圖像信息，如光學(xué)圖像或激光高程圖像或微波高程圖像，進(jìn)行快速處理。處理速度越快，越節(jié)約著陸燃料。
[0003]圖像處理一般由圖像處理計(jì)算機(jī)進(jìn)行。圖像處理計(jì)算機(jī)采集圖像獲取設(shè)備(如高程圖或光學(xué)圖像)并處理著陸區(qū)的圖像信息，以獲取安全的著陸點(diǎn)位置信息。圖像處理計(jì)算機(jī)將處理結(jié)果提供給探測(cè)器的控制計(jì)算機(jī)，控制計(jì)算機(jī)根據(jù)圖像處理得到的著陸區(qū)安全著陸點(diǎn)信息規(guī)劃目標(biāo)著陸點(diǎn)。
[0004]由于著陸過程時(shí)間較短，而圖像信息數(shù)據(jù)量大，處理算法復(fù)雜。往往需要較長(zhǎng)時(shí)間的圖像處理時(shí)間。一般來說，提高圖像處理速度有兩種途徑，一是優(yōu)化算法，另一種是提高硬件處理能力。在地面的圖像處理設(shè)備中，經(jīng)常使用cache (高速緩存)提高程序和數(shù)據(jù)的訪問速度，以達(dá)到加速圖像處理速度的目的。但在空間應(yīng)用時(shí)，cache在空間單粒子作用下易發(fā)生翻轉(zhuǎn)，會(huì)導(dǎo)致程序流程或計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤。因此，受空間單粒子效應(yīng)的影響，目前高性能處理器的一些功能模塊(如高速緩存cache)往往不能在空間環(huán)境中直接應(yīng)用，這就限制了著陸過程圖像處理速度的提高。
[0005]圖像處理速度低會(huì)導(dǎo)致著陸過程時(shí)間增加，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火消耗的燃料增加，會(huì)導(dǎo)致發(fā)射成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種適用于軟著陸過程和空間環(huán)境的快速圖像處理方法，能夠滿足圖像處理的快速性需求，同時(shí)也能夠適應(yīng)空間環(huán)境，在確保了圖像處理著陸安全點(diǎn)信息的快速性同時(shí)也確保了可靠性。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種適用于軟著陸過程和空間環(huán)境的快速圖像處理方法，步驟如下:
[0008]I)在探測(cè)器控制計(jì)算機(jī)內(nèi)預(yù)置著陸目標(biāo)點(diǎn)的位置信息；兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)并行接收由成像敏感器發(fā)送的著陸圖像；所述的兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)的初始狀態(tài)設(shè)置均為使用片外存儲(chǔ)器；
[0009]2)兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)在tO時(shí)刻同時(shí)接收探測(cè)器控制計(jì)算機(jī)發(fā)送的處理圖像指令，并開啟片內(nèi)高速緩沖存儲(chǔ)器對(duì)步驟I)接收的著陸圖像進(jìn)行處理；同時(shí)設(shè)置定時(shí)器在to+At時(shí)刻觸發(fā)計(jì)算機(jī)中斷；其中At為根據(jù)地面測(cè)試情況獲取的在軌著陸區(qū)圖像處理需要的時(shí)間；
[0010]3)兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)均在to+At時(shí)刻接收定時(shí)器中斷，并關(guān)閉片內(nèi)高速緩沖存儲(chǔ)器cache ；
[0011]4)對(duì)兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)的圖像處理結(jié)果進(jìn)行比對(duì)；若兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)的圖像處理結(jié)果一致，則采用圖像處理結(jié)果進(jìn)行著陸并結(jié)束；若兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)的圖像處理結(jié)果不一致，則進(jìn)入步驟5);所述的圖像處理結(jié)果為著陸安全點(diǎn)位置；
[0012]5)探測(cè)器控制計(jì)算機(jī)向兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)重新發(fā)起圖像處理指令，并重復(fù)步驟
2)?步驟4)，若兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)的圖像處理結(jié)果仍不一致，則采用步驟I)中預(yù)置的著陸目標(biāo)點(diǎn)的位置信息進(jìn)行著陸。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0014]I)有效的提高了圖像處理速度。經(jīng)試驗(yàn)測(cè)試(采用DSP6701處理器)單幅圖像的處理時(shí)間在不適用本方法前的典型值為7s，采用本方法后為2s。
[0015]2)確保了處理結(jié)果的可靠性。因采用了控制計(jì)算機(jī)對(duì)2臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)的結(jié)果比對(duì)的方法，確保了異常結(jié)果可檢測(cè)可剔除。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1快速圖像處理方法的流程圖；
[0017]圖2設(shè)備接口關(guān)系的拓?fù)鋱D。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合圖1、圖2對(duì)本發(fā)明方法作進(jìn)一步說明。
[0019]I)在探測(cè)器控制計(jì)算機(jī)內(nèi)預(yù)置著陸目標(biāo)點(diǎn)的位置信息；兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)并行接收由成像敏感器發(fā)送的著陸圖像；所述的兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)的初始狀態(tài)設(shè)置均為使用片外存儲(chǔ)器；
[0020]2)兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)在tO時(shí)刻同時(shí)接收探測(cè)器控制計(jì)算機(jī)發(fā)送的處理圖像指令，并開啟片內(nèi)高速緩沖存儲(chǔ)器對(duì)步驟I)接收的著陸圖像進(jìn)行處理；同時(shí)設(shè)置定時(shí)器在to+At時(shí)刻觸發(fā)計(jì)算機(jī)中斷；其中At為根據(jù)地面測(cè)試情況獲取的在軌著陸區(qū)圖像處理需要的時(shí)間；
[0021]3)兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)均在tO+At時(shí)刻接收定時(shí)器中斷，并關(guān)閉片內(nèi)高速緩沖存儲(chǔ)器cache ；
[0022]4)對(duì)兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)的圖像處理結(jié)果進(jìn)行比對(duì)；若兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)的圖像處理結(jié)果一致，則采用圖像處理結(jié)果進(jìn)行著陸并結(jié)束；若兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)的圖像處理結(jié)果不一致，則進(jìn)入步驟5);所述的圖像處理結(jié)果為著陸安全點(diǎn)位置；
[0023]5)探測(cè)器控制計(jì)算機(jī)向兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)重新發(fā)起圖像處理指令，并重復(fù)步驟
2)?步驟4)，若兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)的圖像處理結(jié)果仍不一致，則采用步驟I)中預(yù)置的著陸目標(biāo)點(diǎn)的位置信息進(jìn)行著陸。
[0024]因?yàn)楦鶕?jù)試驗(yàn)結(jié)果，由于采用了 cache后圖像處理時(shí)間大大縮短(從7s降低至2s)，即便進(jìn)行二次處理，所需時(shí)間也較不使用cache的情形短。而空間單粒子效應(yīng)屬偶發(fā)概率性事件，根據(jù)參考文獻(xiàn)1:Single Event Upset Characterization of theSMJ320C670IDigital Signal Processor Using Proton Irradiation， IEEE RadiationEffects Data Workshop，July，2005，p42_45，可以得到2s內(nèi)發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)的概率為IO-6O兩次圖像處理時(shí)間內(nèi)都發(fā)生的可能性幾乎為O。
[0025]本發(fā)明未詳細(xì)說明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于軟著陸過程和空間環(huán)境的快速圖像處理方法，其特征在于步驟如下: 1)在探測(cè)器控制計(jì)算機(jī)內(nèi)預(yù)置著陸目標(biāo)點(diǎn)的位置信息；兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)并行接收由成像敏感器發(fā)送的著陸圖像；所述的兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)的初始狀態(tài)設(shè)置均為使用片外存儲(chǔ)器； 2)兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)在tO時(shí)刻同時(shí)接收探測(cè)器控制計(jì)算機(jī)發(fā)送的處理圖像指令，并開啟片內(nèi)高速緩沖存儲(chǔ)器對(duì)步驟I)接收的著陸圖像進(jìn)行處理；同時(shí)設(shè)置定時(shí)器在tO+At時(shí)刻觸發(fā)計(jì)算機(jī)中斷；其中At為根據(jù)地面測(cè)試情況獲取的在軌著陸區(qū)圖像處理需要的時(shí)間； 3)兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)均在tO+At時(shí)刻接收定時(shí)器中斷，并關(guān)閉片內(nèi)高速緩沖存儲(chǔ)器 cache ； 4)對(duì)兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)的圖像處理結(jié)果進(jìn)行比對(duì)；若兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)的圖像處理結(jié)果一致，則采用圖像處理結(jié)果進(jìn)行著陸并結(jié)束；若兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)的圖像處理結(jié)果不一致，則進(jìn)入步驟5);所述的圖像處理結(jié)果為著陸安全點(diǎn)位置； 5)探測(cè)器控制計(jì)算機(jī)向兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)重新發(fā)起圖像處理指令，并重復(fù)步驟2)?步驟4)，若兩臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)的圖像處理結(jié)果仍不一致，則采用步驟I)中預(yù)置的著陸目標(biāo)點(diǎn)的位置信息進(jìn)行著陸。
【文檔編號(hào)】G06T1/60GK103593818SQ201310485339
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】于萍, 楊潔, 李經(jīng)松, 彭宇, 王華強(qiáng), 郭兵, 王佳, 張洪華, 何健 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所