具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了便于整星布局和热控实施，毫角秒星敏感器采用分体式设计，分为探头和线路。探头选用的科学级大面阵探测器的像素高达5千万，为了满足星敏感器的姿态更新率不小于10Hz的需求，探头的图像传输速度需达到5亿像素/秒。传统分体式星敏往往使用LVDS接口进行并行传输。在选用宇航级别抗辐照芯片的前提下，若采用LVDS接口芯片B54LVDS031进行设计，需使用13片才能满足需求。若选用LVDS串行接口芯片B54LVDS217进行设计，则需使用7片才能满足需求。若采用串化器BLK3118芯片进行设计，其降额后的最高传输速率为10Gbps，则仅需1片即可满足需求。考虑星敏感器的小型化和轻量化的设计需求，选用BLK3118接口芯片进行高速传输电路设计。

图1为本发明大规模图像高速传输电路的原理组成框图。如图1所示，该大规模图像高速传输电路包括：探测器模块、控制模块、电源模块和传输模块；其中，

探测器模块为APS器件，负责将光信号转换为数字信号，并通过22路串行数据输出通道将图像数据发送至控制模块。

控制模块为FPGA器件，作为主控核心，负责提供探测器模块的曝光控制时序，并接收探测器模块输出的22路串行图像数据，然后将串行图像转换为并行图像数据，最后将图像数据、时钟和控制信号按照传输协议进行打包发送至传输模块；同时控制模块对探测器模块工作所需的各路电源的电流值进行检测，在某路电流值超出预设阈值时，将探测器模块工作所需的所有电源进行按照预设加断电时序进行重启或关闭。

电源模块为其他三个模块提供其工作所需的各路电源，同时输出探测器模块工作时各路电源的电流值。

传输模块为串化器，可接收控制模块发送的打包数据，经过8b/10b编码，将32bit并行图像数据转换为40bit串行信号进行高速传输。

控制模块会在探测器模块完成图像数据输出后，继续采集22路串行数据输出通道的训练字。如果某通道采集的训练字与预设值不一致，则对探测器模块重新进行收图训练，以校正22路串行数据输出通道间的相位差关系。

控制模块会在电源模块运行时，检测探测器模块工作所需的各路电源的电流值。如果某路电源的电流值增大并超过预设阈值时，则对探测器模块工作所需的所有电源按照预设断电时序进行断电，然后延时后按照预设加电时序进行加电，完成重启。如果重启3次后，仍有某路电源的电流值超过预设阈值，则关闭探测器模块工作所需的所有电源。

控制模块作为主控，负责提供探测器模块的曝光时序控制、串行图像采集、相位漂移校正和单粒子锁定保护。首先对探测器模块进行加电时序控制、工作参数设置和曝光时间控制，然后采集探测器输出的22路串行图像并转换为并行图像数据，最后将并行图像数据、时钟信号和控制信号按照传输协议打包发送至传输模块；同时对电源模块运行时的电流值进行检测，在电流值异常增大时对探测器模块进行断电重启或关闭。

电源模块为其他三个模块提供其工作所需的各路电源，可以将探测器模块工作时的各路电源的电流值反馈至控制模块。

传输模块可接收控制模块发送过来的32bit并行图像数据，时钟信号和控制信号，经过BLK3118芯片内部的8b/10b编码，将并行单端信号转换为40bit串行差分信号，通过主或从XAUI通道高速传输至线路进行数据处理。

图2为大规模图像高速传输电路中控制模块对探测器模块进行相位漂移校正的工作流程图。

控制模块在接收到线路探测器加电指令后，启动探测器模块进行加电时序控制、工作参数设置和曝光时间控制。首先对探测器工作所需的N路电源依照预设加电时序进行加电，以保证探测器启动时供电的安全性。然后读取探测器的状态寄存器并判断PLL状态，在探测器内部PLL稳定后，再对探测器的参数寄存器进行写入操作，以保证探测器参数设置的可靠性。最后根据外部曝光信号，对探测器的曝光时序进行控制，使探测器的曝光时间可以依据外部指令进行调整。在曝光结束后，首先对探测器的22路sub-LVDS通道的图像数据进行采集，然后经过串并转换为并行图像数据放入内部缓冲区。最后将32bit并行图像数据、时钟和控制信号发送至传输模块，通过BLK3118进行8b/10b编码转换为40bit串行数据高速传输至线路。

控制模块可在探测器模块完成每一帧的图像数据输出后，继续采集各sub-LVDS通道输出的数据。如果某通道的采集值与预设值不一致，则认为该通道受到温度波动的影响，导致其与其他通道的相位差关系发生了较大漂移。此时，若仍然使用系统上电时的收图训练参数进行图像采集，该通道的图像数据可能发生错位，导致图像数据异常。因此，控制模块将再次对探测器模块进行收图训练，校正探测器的22路sub-LVDS通道间的相位差关系，消除通道间相位漂移过大的不利影响，以保证可以正确采集下一帧的图像数据。

图3为大规模图像高速传输电路中控制模块对探测器模块进行单粒子锁定防护的工作流程图。

控制模块可在电源模块运行后，检测探测器模块工作所需的探测器电源1至N的电流值。若N路电源中某路电流值增大并超过预设阈值时，则认为探测器模块发生单粒子锁定故障，将按照预设断电时序依次关闭探测器电源N至1，以保证探测器断电时的安全性。在探测器电源1断电后延时100ms，接着按照预设加电时序依次打开探测器电源1至N，重新启动探测器模块进行工作。如果重启3次后，探测器电源1至N中仍然有某路电流值超过预设阈值，则关闭探测器电源1至N，防止探测器模块长时间处于单粒子锁定的过流状态。本实施方式中，探测器的加电或断电时序可以根据不同探测器的加电或断电时序要求进行调整，锁定保护的延时等待时间和电流阈值均可以通过外部指令进行设置，以适应星敏内部软件状态或外部工作环境的变化。

进一步的，传输模块使用BLK3118接口芯片。

进一步的，探测器模块使用CMV50000探测器。

进一步的，探测器模块的串行数据输出通道为sub-LVDS接口。

本实施例通过控制模块，对探测器进行曝光驱动，控制探测器的工作参数和曝光时间，然后对探测器输出的22路串行图像数据进行采集，并将串行数据转化为并行数据。最后将32bit并行图像数据，时钟和控制信号发送至传输模块，经过8b/10b编码，转化为40bit串行数据高速传输至线路。控制模块可以在探测器完成图像数据数据输出后，继续采集各通道输出的数据。在某通道的采集数据与预设值不一致时，重新进行收图训练，以校正探测器各通道间的相位漂移。控制模块可以对探测器的加电和断电时序进行控制，以保护探测器电源的安全性；同时可检测探测器的各路电源的电流值是否超出预设阈值，若某路电源的电流超限，则对探测器的所有电源进行断电重启或关闭，防止其长时间处于单粒子锁定状态。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。