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嵌入式实时图像生成系统设计

张兴，杜惠杰，费锦东，张盈，高阳，赵宏鸣，杜渐
（ 航天系统仿真重点实验室 北京仿真中心 北京 １００８５４）

摘要：通过对红外制导控制半实物仿真系统的延时分析，设计了一套实时图像生成系统，
在 １００Ｈｚ 同步信号驱动下将系统延时减少至 １０ｍｓ。 图像渲染起始时刻与同步曝光起始
时刻相同，图像渲染时间为 ５ｍｓ，图像传输时间为 ４ｍｓ。 图像计算以 ＤＳＰ ＋双 ＦＰＧＡ 为硬
件基础，以 ＯｐｅｎＧＬ ＥＳ 为软件接口。 图像通过光纤传输模块发送至目标模拟器，传输协
议为 ＦＣ，传输速度为 ２Ｇｂｐｓ。

关键词：实时图像生成；１０ｍｓ 延时；同步信号；光纤传输
中图分类号：ＴＮ２１６ 文献标识码：Ａ 文章编号：

Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｉｍａｇｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ

Ｚｈａｎｇ Ｘｉｎｇ， Ｄｕ Ｈｕｉｊｉｅ， Ｆｅｉ Ｊｉｎｄｏｎｇ， Ｚｈａｎｇ Ｙｉｎｇ， Ｇａｏ Ｙａｎｇ， Ｚｈａｏ Ｈｏｎｇｍｉｎｇ， Ｄｕ Ｊｉａｎ

（ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，
Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８５４）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｆｔｅｒ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｔｉｍｅ － ｄｅｌａｙ ｏｆ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｈａｒｄｗａｒｅ － ｉｎ － ｔｈｅ － ｌｏｏｐ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ， ａ
ｒｅａｌ －ｔｉｍｅ ｉｍａｇｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ． Ｔｈｅ ｔｉｍｅ－ｄｅｌａｙ ｗａｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｔｏ １０ｍｓ ｕｎｄｅｒ １００Ｈｚ
ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｓｉｇｎａｌ． Ｔｈｅ ｉｍａｇｅｓ ｓｔａｒｔｅｄ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ． Ｔｈｅ
ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ ｔｉｍｅ ｗａｓ ５ｍｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍａｇｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔｉｍｅ ｗａｓ ４ｍｓ． Ｔｈｅ ｉｍａｇｅｓ ｗｅｒｅ ｒｅｎｄｅｒｅｄ ｂｙ ａ
ＤＳＰ ＋ ｄｏｕｂｌｅ ＦＰＧＡ ｈａｒｄｗａｒｅ ｕｎｉｔ ａｎｄ ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＯｐｅｎＧＬ ＥＳ ＡＰＩ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｗｅｒｅ
ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔａｒｇｅｔ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｂｙ ｔｈｅ ｆｉｂｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ． Ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｐｒｏｔｏｃｏｌ
ｗａｓ ＦＣ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ２Ｇｂｐｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｉｍａｇｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ； １０ｍｓ ｔｉｍｅ－ｄｅｌａｙ； ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｓｉｇｎａｌ； ｆｉｂｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ

引言 输延时、目 标 模 拟 器 延 时 和 同 步 信 号 等 待 延 时。
由于目前图像生成主要采用高性能图形工作站，
红外制导武器研制过程中，需要进行大量的 商业通用显卡并未提供同步信号接口，使得图像
测试和评估来保证系统性能稳定，目前最为经济 渲染与同步时序无法匹配，最终将导致系统延时
高效的途径是采用半实物仿真技术［１，２］ 。 半实物 出现紊乱。 同时，目前红外半实物仿真系统图像
仿真系统 的 系 统 延 时 是 衡 量 仿 真 系 统 的 重 要 指 传输接口主要采用 ＤＶＩ，而 ＤＶＩ 从图像渲染完成
标，仿真系统的延时将直接决定仿真置信度，甚至 到传输至目标模拟器还将产生额外的一帧延时，
直接导致仿真试验失败，严重影响对武器系统的 造成系统延时增加，严重影响半实物仿真系统的
真实性能的准确评估［３，４］ 。 性能。

在红外制导半实物仿真系统中，主要延时包 本文从 １００Ｈｚ 同步信号时序出发，通过分析
括仿真数据通信延时、实时图像生成延时、图像传 红外制导半实物仿真工作流程，合理分配各流程

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