《電子技術(shù)應(yīng)用》
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LVDS链路误码测试与动态优化方法研究
电子技术应用
汪艇，庞傲
中国电子科技集团公司第五十八研究所
摘要： 随着航天器技术的快速发展，飞机吊舱工作环境日益复杂，对图像传输链路的可靠性提出了更高要求。为解决图像传输链路中的误码问题，提出了一种基于FPGA的LVDS隔离误码测试系统。该系统创新性地设计了新型递增码编码方式（通过逐位递增的码型设计增强误码检测的敏感性）和动态训练机制（基于误码率反馈的自适应训练策略优化信号均衡参数），并实现了相应的硬件和软件系统。实验结果表明，该系统在多种典型恶劣工况下均表现出优异的误码检测性能。通过提取测试数据中的误码时间序列特征，结合动态模型在线学习机制更新权重，误码预测精度误差降低了62.5%，有效验证了系统的实用性和可靠性。与现有主流误码测试方法相比，本系统不仅能够实现飞机吊舱图像采集传输链路的误码检测与定位，还支持动态优化，为复杂环境下的高可靠性图像传输提供了新的解决方案。
中圖分類號：TN919.3 文獻標志碼：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)對實時偵察、監(jiān)控和高效信息傳輸需求的不斷提升，飛機吊艙已成為執(zhí)行任務(wù)的核心設(shè)備之一，承擔(dān)著對圖像信號進行實時、高速、準確的采集與傳輸?shù)闹厝蝃1]。尤其是在執(zhí)行高速飛行或復(fù)雜任務(wù)時，吊艙圖像信號的傳輸質(zhì)量直接影響任務(wù)的完成效率與精準度。因此，可靠、高速的信號傳輸技術(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)用于飛機吊艙的高清視頻信號傳輸。然而，在實際應(yīng)用中，復(fù)雜的飛行環(huán)境，如強電磁干擾、高溫、高濕、振動等惡劣環(huán)境，容易導(dǎo)致LVDS鏈路傳輸信號數(shù)據(jù)時出現(xiàn)異常[3]，使得數(shù)據(jù)丟失或錯誤，影響信號傳輸?shù)耐暾院蛯崟r性，進而可能引發(fā)任務(wù)中斷或誤判，甚至威脅飛行安全。

近年來，針對如何提高LVDS可靠性傳輸，許多研究方案被提出。文獻[4-5]提出一種LVDS長線傳輸和新型8B/10B編解碼方式，可實現(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[6]提出一種CRC+ECC雙校驗方案，可在實現(xiàn)高速長距離傳輸時為數(shù)據(jù)提供少錯糾正、多錯重傳的保障，降低帶寬消耗。文獻[7]采用FPGA生成偽隨機碼m序列，通過對比發(fā)送模塊和接收模塊接收的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)簡易誤碼測試系統(tǒng)。文獻[8]為讓信號的共模電壓受到上沖或下沖的干擾時能夠在較短時間內(nèi)恢復(fù)，設(shè)計了一種LVDS信號交流耦合傳輸技術(shù)，提高了圖像采集設(shè)備的抗干擾能力。文獻[9-11]對LVDS傳輸可靠性進行了優(yōu)化設(shè)計。

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，無法在動態(tài)工況下對誤碼率進行預(yù)判與優(yōu)化。針對這些問題，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)生誤碼時避免對后續(xù)誤碼判斷的影響，從而實現(xiàn)實時檢測并記錄鏈路中的誤碼。通過多種惡劣工況下的實驗，提取實驗數(shù)據(jù)中誤碼的時間序列特征[12]，設(shè)計了動態(tài)訓(xùn)練與在線學(xué)習(xí)機制[13]，定期更新模型權(quán)重。實驗結(jié)果表明，與靜態(tài)訓(xùn)練模型相比，動態(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

（中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇 無錫 214100）


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