技术摘要：
本发明公开了一种视频数据对地直传的星载视频压缩系统及方法，包括高速并行视频数据接口模块、视频图像帧拼接模块、高比率高速压缩模块和多路并行码流拼接模块；高速并行视频数据接口模块，用于支持多组并行相机接口的图像同时接入、Base模式协议解析和格式转换；视频  全部
背景技术：
小卫星一般是指重量在100kg以下的卫星，具有制造发射成本低、研发周期短、支 持批量组网应用等优势，近年来发展迅速，在各领域的应用大幅增加。随着技术发展，卫星 光学遥感载荷性能和数据速率越来越高，视频小卫星的载荷数据速率已达到十Gbps量级。 然而，小卫星数传载荷的对地传输能力发展与遥感载荷能力发展不匹配，仍局限在百Mbps 量级，数传载荷采用传统静态图像压缩方法时(压缩比多为2:1、4:1)，无法实现视频图像的 对地实时传输，只能采用先记录固存后对地回放的方案，地面获取卫星数据时延长，时效性 差，同时由于数据量大时无法及时传输到地面，星上视频载荷的工作时间十分受限。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题在于提供一种视频数据对地直传的星载视频压缩系统及 方法，支持8K高分辨率视频数据对地直传，解决了常规方案下视频小卫星载荷数据压缩率 低，地面站无法实时获取的问题。 本发明是通过以下技术方案来实现： 一种视频数据对地直传的星载视频压缩系统，包括高速并行视频数据接口模块、 视频图像帧拼接模块、高比率高速压缩模块和多路并行码流拼接模块；其中， 高速并行视频数据接口模块，用于支持多组并行相机接口的图像同时接入、Base 模式协议解析和格式转换； 视频图像帧拼接模块，用于接收高速并行视频数据接口模块输出的图像，完成多 路图像的并行缓存、时钟域转换和视频帧的拼接输出； 高比率高速压缩模块，包括视频帧读取控制和支持多路视频数据块并行压缩编码 的压缩内核，用于实现高速视频帧数据的高比率实时压缩； 多路并行码流拼接模块，用于多路视频压缩码流及辅助数据的串行拼接与输出， 并组帧编码处理后，发送至数传调制器。 进一步，所述的高速并行视频数据接口模块与多组并行的相机接口相连接；每组 相机接口芯片输入的视频数据均通过FPGA平台片内逻辑进行Base协议解析和格式转换。 进一步，所述的高速并行视频数据接口模块将多路视频数据进行Base协议解析和 格式转换后，视频图像帧拼接模块采用FPGA片内的RAM模块对其进行缓存和时钟域转换，将 输入的视频数据转换为压缩系统内部时钟进行同步和传输；每路视频数据分别对应一个 RAM模块，多个RAM模块数据并行写入；在各RAM模块数据均有效时，根据高比率高速压缩模 块的读取控制命令，通过串行连续读取的方式实现完整视频帧的拼接输出。 进一步，视频图像帧拼接模块将视频帧拼接输出后，高比率高速压缩模块按照 4 CN 111601078 A 说　明　书 2/6 页 FPGA平台上实现的单个压缩内核最大实时处理能力，将视频帧中图像数据提取拆分为多路 分别与多个视频压缩内核一一对应的图像数据块，多路图像数据块数据并行发送至压缩内 核进行高比率同步压缩得压缩码流数据，将视频帧中辅助数据提取进行解析和缓存，多路 压缩码流数据和视频帧辅助数据均通过独立的逻辑接口并行输出至多路并行码流拼接模 块。 进一步，每组压缩内核是通过五个H.264压缩编码内核进行调度控制，用于对图像 数据块进行并行压缩编码。 进一步，多路并行码流拼接模块还包括多组与每路视频数据相对应的DDR3存储 器；DDR3存储器为位宽为64bit、工作时钟为533MHz的DDR3存储器，用于实现多路并行压缩 码流的实时拼接。 本发明还提供了一种视频数据对地直传的星载视频压缩方法，包括以下步骤： 将视频数据分为多路图像并行处理，每路图像分别发送至相并行的多组高速并行 视频数据接口模块； 每组高速并行视频数据接口模块通过多组并行的相机接口同时获取图像，将每路 图像进行Base模式协议解析和格式转换； 每组视频图像帧拼接模块对高速并行视频数据接口模块处理的每路图像进行并 行缓存，完成时钟域转换，并通过串行连续读取的方式实现视频帧的拼接输出； 每组高比率高速压缩模块对视频图像帧拼接模块处理的视频帧进行读取控制，拆 分成一路辅助数据和多路图像数据块，每路图像数据块分别与压缩内核一一对应，每个压 缩内核对其相对应的图像数据块进行高比率的实时压缩，得视频压缩码流和解析后的辅助 数据； 多路并行码流拼接模块接收每路图像所对应的多路视频压缩码流和辅助数据，并 对其进行串行拼接，得到压缩后的视频再进行组帧、编码处理后，发送至数传调制器。 进一步，所述的视频数据是采用FPGA平台内存储器对其进行缓存和时钟域转换， 按照数据块大小从FPGA平台内存储器中串行读取数据进行视频帧的拼接。 进一步，视频图像帧拼接模块将视频帧拼接后，经视频帧读取控制拆分成分别与 五路压缩内核一一对应的图像数据块和一路辅助数据；通过对FPGA平台中多路并行同步工 作的H.264压缩编码内核进行调度控制，将拼接的图像帧拆分为不同的图像块分配到不同 的压缩内核进行并行处理，得视频压缩码流，各压缩内核并行完成编码操作。 进一步，多路视频压缩码流和辅助数据通过独立的逻辑接口并行输出至多路并行 码流拼接模块，多路并行码流拼接模块将多路视频压缩码流和辅助数据进行串行拼接输 出，并按照AOS协议对视频压缩码流和辅助数据进行拆分、组帧、编码、加扰处理，最后发送 至数传调制器。 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果： 本发明公开了一种视频数据对地直传的星载视频压缩系统及方法，采用高性能 H.264视频压缩方法，提供一种新的星载视频压缩的框架结构，大幅降低原始载荷数据速 率，使得通过数传载荷可实时传输到地面；不同于传统光学载荷数据静态压缩比一般最大 只能达到8:1，不能支持小卫星高速载荷数据的对地直传；本发明的压缩比支持100:1，可大 幅压缩载荷速率，实现视频数据的对地直传。本发明解决了常规方案下视频小卫星载荷数 5 CN 111601078 A 说　明　书 3/6 页 据压缩率低，地面站无法实时获取的问题，可确保卫星视频数据的获取时效性，并大幅增加 小卫星每天获取的数据量。 附图说明 图1为本发明的视频数据对地直传的星载视频压缩系统示意图； 图2为本发明的视频数据对地直传的星载视频压缩方法的流程图。