摘要：航空遥感中经常需要实现多传感器同步工作。利用ｇｐｓ接收机ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ设计了一种同步工作方式，成功地实现了ｇｐｓ接收机与成像光谱仪、激光测距系统同步工作。

关键词：ｇｐｓ 成像光谱仪 ｃｐｌｄ 单片机

全球定位系统ｇｐｓ（ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）是利用美国的２４颗ｇｐｓ地球卫星所发射的信息而建立的导航、定位、授时系统。ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ ｇｐｓ接收机是ｃｏｎｅｘａｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓ 公司的ｏｅｍ产品，并行１２通道，时间精度达２５ｎｓ，同时带有与１ｐｐｓ上升沿对齐的１０ｋｈｚ频率输出，水平定位精度优于２．８ｍ。

航空遥感中，经常需要联合多个传感器同步工作，以便一次得到地物更多更完善的信息。例如，成像光谱仪能够采集地物的光谱信息，但是没有位置信息；激光测距系统能够精确采集地物高度信息，但是没有地物水平位置信息；ｇｐｓ接收机可以接收全球定位系统卫星数据从而得到载体三维位置，但是高度信息比较差；如果把三者结合起来，就可以得到同时带有光谱信息和位置信息的地物图像数据。但是三者结合起来，就必然存在一个工作同步的问题，本文讲述的就是用ｇｐｓ接收机ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ实现这样一个系统的同步工作。

１ 系统组成

本系统框图如图１所示。

成像光谱仪和激光测距系统均采用外触发方式工作，触发波形分别是５０ｈｚ和２５ｈｚ的方波，利用ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ接收机的１０ｋｈｚ分频得到。由于采用同一基频分频，且ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ的定位位置输出又与１ｐｐｓ同步，１０ｋｈｚ与１ｐｐｓ上升沿对齐，事后可以通过内插得到含有位置信息的光谱图像。所以，通过ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ，成像光谱仪、激光测距系统和ｇｐｓ位置接收三者可以同步工作。

２ 同步控制卡的硬件电路设计

系统同步的核心是同步控制卡，它主要由ｐｉｃ单片机１６ｆ８７７、８ｋ×８ｂｉｔ的双口ｒａｍ ｃｙ７ｃ１４４、ｃｐｌｄ ａｌｔｅｒａ ｅｐｍ７１２８、ｐｃｉ９０５２芯片、ｄｃ－ｄｃ隔离电源模块ｐｓ２５０ｄｃ５ｄ５ｓ、光耦６ｎ１３７和ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ ｇｐｓ ｏｅｍ板组成。

２．１ ｇｐｓ接收机部分

ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ ｇｐｓ接收机用于接收ｇｐｓ卫星定位数据并提供１０ｋｈｚ的分频基准。ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ可以提供纳秒级的时间对准精度，在跟踪到一颗ｇｐｓ卫星后就可以定时。外部接口为标准的１０针接口，安装天线后，只需在接收到发送定位数据命令后就可以按指定速率发送定位数据。

２．２ 分频部分

ａｌｔｅｒａ ７１２８是一种高性能的ｃｍｏｓ ｅｅｐｒｏｍ可编程逻辑器件，属于ｍａｘ７０００系列，可在线编程，１２８个宏单元，工作频率可达１７８．６ｍｈｚ。

本系统中ｅｐｍ７１２８主要用于分频，从１０ｋｈｚ分频得到成像光谱仪和激光测距系统需要的５０ｈｚ和２５ｈｚ。频率使能信号由ｐｃｉ９０５２芯片提供。

２．３ 通信部分

同步控制卡需要与计算机通信，通信接口采用ｐｃｉ总线，由ｐｃｉ９０２实现。ｐｃｉ９０５２是ｐｌｘ公司继ｐｃｉ９０５０后推出的用于低成本适配器的总线目标接口芯片。

整个系统何时开始工作，可以通过计算机写ｐｃｉ９０５２的寄存器，通知ｅｐｍ７１２８开始输出频率实现。

２．４ 定位数据接收部分

定位数据的接收利用单片机和双口ｒａｍ完成。系统上电后，ｐｉｃ１６ｆ８７７单片机向ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ接收机发出每秒一次的定位数据命令；ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ接到命令后，随即按指定的频率把接收到的定位数据发送到单片机；单片机把接收到的定位数据先存放到双口ｒａｍ ７ｃｙｃ１４４，然后通过ｐｃｉ总线存储到计算机的硬盘上。

同步控制卡的硬件原理框图如图２所示。

摘要：航空遥感中经常需要实现多传感器同步工作。利用ｇｐｓ接收机ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ设计了一种同步工作方式，成功地实现了ｇｐｓ接收机与成像光谱仪、激光测距系统同步工作。

关键词：ｇｐｓ 成像光谱仪 ｃｐｌｄ 单片机

全球定位系统ｇｐｓ（ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）是利用美国的２４颗ｇｐｓ地球卫星所发射的信息而建立的导航、定位、授时系统。ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ ｇｐｓ接收机是ｃｏｎｅｘａｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓ 公司的ｏｅｍ产品，并行１２通道，时间精度达２５ｎｓ，同时带有与１ｐｐｓ上升沿对齐的１０ｋｈｚ频率输出，水平定位精度优于２．８ｍ。

航空遥感中，经常需要联合多个传感器同步工作，以便一次得到地物更多更完善的信息。例如，成像光谱仪能够采集地物的光谱信息，但是没有位置信息；激光测距系统能够精确采集地物高度信息，但是没有地物水平位置信息；ｇｐｓ接收机可以接收全球定位系统卫星数据从而得到载体三维位置，但是高度信息比较差；如果把三者结合起来，就可以得到同时带有光谱信息和位置信息的地物图像数据。但是三者结合起来，就必然存在一个工作同步的问题，本文讲述的就是用ｇｐｓ接收机ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ实现这样一个系统的同步工作。

１ 系统组成

本系统框图如图１所示。

成像光谱仪和激光测距系统均采用外触发方式工作，触发波形分别是５０ｈｚ和２５ｈｚ的方波，利用ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ接收机的１０ｋｈｚ分频得到。由于采用同一基频分频，且ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ的定位位置输出又与１ｐｐｓ同步，１０ｋｈｚ与１ｐｐｓ上升沿对齐，事后可以通过内插得到含有位置信息的光谱图像。所以，通过ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ，成像光谱仪、激光测距系统和ｇｐｓ位置接收三者可以同步工作。

２ 同步控制卡的硬件电路设计

系统同步的核心是同步控制卡，它主要由ｐｉｃ单片机１６ｆ８７７、８ｋ×８ｂｉｔ的双口ｒａｍ ｃｙ７ｃ１４４、ｃｐｌｄ ａｌｔｅｒａ ｅｐｍ７１２８、ｐｃｉ９０５２芯片、ｄｃ－ｄｃ隔离电源模块ｐｓ２５０ｄｃ５ｄ５ｓ、光耦６ｎ１３７和ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ ｇｐｓ ｏｅｍ板组成。

２．１ ｇｐｓ接收机部分

ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ ｇｐｓ接收机用于接收ｇｐｓ卫星定位数据并提供１０ｋｈｚ的分频基准。ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ可以提供纳秒级的时间对准精度，在跟踪到一颗ｇｐｓ卫星后就可以定时。外部接口为标准的１０针接口，安装天线后，只需在接收到发送定位数据命令后就可以按指定速率发送定位数据。

２．２ 分频部分

ａｌｔｅｒａ ７１２８是一种高性能的ｃｍｏｓ ｅｅｐｒｏｍ可编程逻辑器件，属于ｍａｘ７０００系列，可在线编程，１２８个宏单元，工作频率可达１７８．６ｍｈｚ。

本系统中ｅｐｍ７１２８主要用于分频，从１０ｋｈｚ分频得到成像光谱仪和激光测距系统需要的５０ｈｚ和２５ｈｚ。频率使能信号由ｐｃｉ９０５２芯片提供。

２．３ 通信部分

同步控制卡需要与计算机通信，通信接口采用ｐｃｉ总线，由ｐｃｉ９０２实现。ｐｃｉ９０５２是ｐｌｘ公司继ｐｃｉ９０５０后推出的用于低成本适配器的总线目标接口芯片。

整个系统何时开始工作，可以通过计算机写ｐｃｉ９０５２的寄存器，通知ｅｐｍ７１２８开始输出频率实现。

２．４ 定位数据接收部分

定位数据的接收利用单片机和双口ｒａｍ完成。系统上电后，ｐｉｃ１６ｆ８７７单片机向ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ接收机发出每秒一次的定位数据命令；ｊｕｐｉｔｅｒ－ｔ接到命令后，随即按指定的频率把接收到的定位数据发送到单片机；单片机把接收到的定位数据先存放到双口ｒａｍ ７ｃｙｃ１４４，然后通过ｐｃｉ总线存储到计算机的硬盘上。

同步控制卡的硬件原理框图如图２所示。