《電子技術(shù)應(yīng)用》
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LVDS鏈路誤碼測試與動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法研究
電子技術(shù)應(yīng)用
汪艇,龐傲
中國電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所
摘要: 隨著航天器技術(shù)的快速發(fā)展,飛機(jī)吊艙工作環(huán)境日益復(fù)雜,對(duì)圖像傳輸鏈路的可靠性提出了更高要求。為解決圖像傳輸鏈路中的誤碼問題,提出了一種基于FPGA的LVDS隔離誤碼測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了新型遞增碼編碼方式(通過逐位遞增的碼型設(shè)計(jì)增強(qiáng)誤碼檢測的敏感性)和動(dòng)態(tài)訓(xùn)練機(jī)制(基于誤碼率反饋的自適應(yīng)訓(xùn)練策略優(yōu)化信號(hào)均衡參數(shù)),并實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的硬件和軟件系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)在多種典型惡劣工況下均表現(xiàn)出優(yōu)異的誤碼檢測性能。通過提取測試數(shù)據(jù)中的誤碼時(shí)間序列特征,結(jié)合動(dòng)態(tài)模型在線學(xué)習(xí)機(jī)制更新權(quán)重,誤碼預(yù)測精度誤差降低了62.5%,有效驗(yàn)證了系統(tǒng)的實(shí)用性和可靠性。與現(xiàn)有主流誤碼測試方法相比,本系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)飛機(jī)吊艙圖像采集傳輸鏈路的誤碼檢測與定位,還支持動(dòng)態(tài)優(yōu)化,為復(fù)雜環(huán)境下的高可靠性圖像傳輸提供了新的解決方案。
中圖分類號(hào):TN919.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.256418
中文引用格式: 汪艇,龐傲. LVDS鏈路誤碼測試與動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2025,51(7):29-35.
英文引用格式: Wang Ting,Pang Ao. Research on LVDS link bit error testing and dynamic optimization methods[J]. Application of Electronic Technique,2025,51(7):29-35.
Research on LVDS link bit error testing and dynamic optimization methods
Wang Ting,Pang Ao
The 58th Research Institute of China Electronics Technology Group
Abstract: With the rapid development of spacecraft and the increasingly complex working environment of aircraft pods, in order to solve the problem of bit error in the image transmission link, an FPGA-based LVDS isolated bit error test system was proposed. Compared with the limitations of the current mainstream test error methods, a new incremental code coding method and a dynamic training mechanism are designed to realize the functions of bit error detection, positioning and optimization of the image acquisition and transmission link of the aircraft pod. Experiments show that the system has good bit error detection performance under different typical harsh working conditions, and by extracting the time series characteristics of bit errors in the test data, the designed dynamic model online learning mechanism updates the weight, which significantly improves the accuracy of bit error prediction and verifies the effectiveness and practicability of the system.
Key words : LVDS link;bit error test;increment coding;dynamic forecasting mechanism

引言

隨著現(xiàn)代航空任務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)偵察、監(jiān)控和高效信息傳輸需求的不斷提升,飛機(jī)吊艙已成為執(zhí)行任務(wù)的核心設(shè)備之一,承擔(dān)著對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)、高速、準(zhǔn)確的采集與傳輸?shù)闹厝蝃1]。尤其是在執(zhí)行高速飛行或復(fù)雜任務(wù)時(shí),吊艙圖像信號(hào)的傳輸質(zhì)量直接影響任務(wù)的完成效率與精準(zhǔn)度。因此,可靠、高速的信號(hào)傳輸技術(shù)成為現(xiàn)代航空領(lǐng)域的重要研究方向。LVDS(Low Voltage Differential Signaling)技術(shù)憑借其低功耗、低噪聲、高抗干擾性和高速率等優(yōu)勢[2],廣泛應(yīng)用于飛機(jī)吊艙的高清視頻信號(hào)傳輸。然而,在實(shí)際應(yīng)用中,復(fù)雜的飛行環(huán)境,如強(qiáng)電磁干擾、高溫、高濕、振動(dòng)等惡劣環(huán)境,容易導(dǎo)致LVDS鏈路傳輸信號(hào)數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)異常[3],使得數(shù)據(jù)丟失或錯(cuò)誤,影響信號(hào)傳輸?shù)耐暾院蛯?shí)時(shí)性,進(jìn)而可能引發(fā)任務(wù)中斷或誤判,甚至威脅飛行安全。

近年來,針對(duì)如何提高LVDS可靠性傳輸,許多研究方案被提出。文獻(xiàn)[4-5]提出一種LVDS長線傳輸和新型8B/10B編解碼方式,可實(shí)現(xiàn)240 m長距離穩(wěn)定傳輸,但其采用的LVDS串行器僅支持10位編碼,此種編碼方式不能定位丟包或誤碼位置。文獻(xiàn)[6]提出一種CRC+ECC雙校驗(yàn)方案,可在實(shí)現(xiàn)高速長距離傳輸時(shí)為數(shù)據(jù)提供少錯(cuò)糾正、多錯(cuò)重傳的保障,降低帶寬消耗。文獻(xiàn)[7]采用FPGA生成偽隨機(jī)碼m序列,通過對(duì)比發(fā)送模塊和接收模塊接收的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)簡易誤碼測試系統(tǒng)。文獻(xiàn)[8]為讓信號(hào)的共模電壓受到上沖或下沖的干擾時(shí)能夠在較短時(shí)間內(nèi)恢復(fù),設(shè)計(jì)了一種LVDS信號(hào)交流耦合傳輸技術(shù),提高了圖像采集設(shè)備的抗干擾能力。文獻(xiàn)[9-11]對(duì)LVDS傳輸可靠性進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

然而,當(dāng)前主流的編碼方式較為單一,難以涵蓋所有數(shù)據(jù)類型,且傳統(tǒng)誤碼測試系統(tǒng)通常僅具備靜態(tài)檢測功能,無法在動(dòng)態(tài)工況下對(duì)誤碼率進(jìn)行預(yù)判與優(yōu)化。針對(duì)這些問題,本文提出一種能夠遍歷所有數(shù)據(jù)的新型遞增碼編碼方式,并在發(fā)生誤碼時(shí)避免對(duì)后續(xù)誤碼判斷的影響,從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測并記錄鏈路中的誤碼。通過多種惡劣工況下的實(shí)驗(yàn),提取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中誤碼的時(shí)間序列特征[12],設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)訓(xùn)練與在線學(xué)習(xí)機(jī)制[13],定期更新模型權(quán)重。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與靜態(tài)訓(xùn)練模型相比,動(dòng)態(tài)訓(xùn)練模型能夠顯著降低預(yù)測精度的誤差,為復(fù)雜環(huán)境下的高可靠性圖像傳輸提供了新的解決方案。


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作者信息:

汪艇,龐傲

(中國電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所,江蘇 無錫 214100)


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