天问一号高分辨率相机高可靠图像存储电子学系统

何云丰; 王栋; 王征; 关海南; 张博威; 闫得杰

doi:10.37188/OPE.20223002.0160

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天问一号高分辨率相机高可靠图像存储电子学系统

更新时间：2022-02-19

- 天问一号高分辨率相机高可靠图像存储电子学系统
- High reliability image storage electronics system of Tianwen-1 high-resolution camera
- 光学精密工程 2022年30卷第2期页码：160-169
- 作者机构：
  
  1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春 130033
  2.中国科学院月球与深空探测重点实验室，北京 100101
- 作者简介：
  
  [ "何云丰（1989-），男，吉林榆树人，硕士，助理研究员，2011年、2014年于哈尔滨工程大学分别获得学士、硕士学位，主要研究方向为空间载荷的控制和存储电子学系统设计。E-mail：hyf421@163.com" ]
  [ "王　栋（1979-），男，山西阳泉人，博士，研究员，硕士生导师，2002年于长春理工大学获得学士学位，2007年于中国科学院研究生院获得博士学位，主要从事空间光学遥感器总体设计、空间电子学总体设计、数字图像处理等方面的研究。E-mail： wangd@ciomp.ac.cn" ]
- 基金信息：
  
  中国科学院月球与深空探测重点实验室开放基金项目(LDSE201901)
- DOI：10.37188/OPE.20223002.0160
  中图分类号： V476.4;V445.8
- 收稿日期：2020-09-18，
  
  修回日期：2020-11-15，
  
  纸质出版日期：2022-01-25
- 稿件说明：
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何云丰,王栋,王征等.天问一号高分辨率相机高可靠图像存储电子学系统[J].光学精密工程,2022,30(02):160-169.

HE Yunfeng,WANG Dong,WANG Zheng,et al.High reliability image storage electronics system of Tianwen-1 high-resolution camera[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(02):160-169.
何云丰,王栋,王征等.天问一号高分辨率相机高可靠图像存储电子学系统[J].光学精密工程,2022,30(02):160-169. DOI： 10.37188/OPE.20223002.0160.

HE Yunfeng,WANG Dong,WANG Zheng,et al.High reliability image storage electronics system of Tianwen-1 high-resolution camera[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(02):160-169. DOI： 10.37188/OPE.20223002.0160.

摘要

为了解决天问一号高分辨率相机拍摄时高输出图像数据率与火地间数据传输速率带宽低的问题，设计了一套以NAND Flash为存储介质，以FPGA为控制核心的图像存储电子学系统。设计对NAND Flash同时使用并行处理和4级流水技术，满足了相机图像高数据率存储要求。为了保证图像存储系统的可靠性，针对NAND Flash存在坏块的问题，对文件存储系统进行存储区划分并建立了坏块替换机制；同时，为了避免Nand Flash原始误码率和空间单粒子辐射效应的影响，提出了12×4 bit Hamming校验策略，并将校验码分割与图像数据进行存储；试验结果表明，设计的图像存储电子学系统，单通道最高实时图像存储数据率达到1 276 Mbps，实现了图像数据的可靠存储，可对12×4 bit单元的图像数据实现1 bit纠错，满足载荷任务的研制需求。

Abstract

To solve the problem of low bandwidth between Mars and Earth and the high-output image data rate of the high-resolution camera of Tianwen-1， an electronic image-storage system was designed by using a NAND Flash as a storage medium and a FPGA as a control core. The NAND Flash was designed to use parallel processing and 4-level pipelining technology to meet the requirements of high data rate storage of camera images. To ensure the reliability of the image storage system， the storage system area was divided and a bad block replacement mechanism was established. Moreover， to avoid the influence of the original bit error rate and the single event radiation effect of space， a 12×4 bit Hamming verification was proposed. The experimental results showed that the designed electronic image-storage system could achieve the highest real-time image storage data rate of 1 276 Mbps on each single channel， reliable storage of image data， and 1 bit error correction for a 12×4 bit unit of image data， meeting the requirements of the space mission.

关键词

Keywords

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