由于高帧频、高分辨率CCD相机能够快速、精确的获取目标的图像信息,有利于提高光电经纬仪跟踪精度与测晕精度,因而广泛应用在新一代的光电经纬仪设备上。高帧频、高分辨率CCD相机产生大量、高速的图像数据。如何将这些图像数据实时无损的记录下来以便事后处理和分析成为本课题的研究核心。本文针对光电经纬仪对高速图像存储能力的需求,围绕高速存储系统的相关理论与技术展开深入的研究,取得了重要进展,并设计了一套可行的技术方案以便应用到工程实践中。　　 本文提出了一套高分辨率图像实时存储、传输与管理的技术方案:　　 (1)选用FPGA作为硬件平台,使用内嵌的硬核POWERPC440作为核心处理单元,协调控制整个系统工作,使得一片FPGA就可以实现高分辨率图像实时存储、传输和管理的所有功能。　　 (2)通过优化系统结构,将数据的传输与控制信号的传输物理上分开,使用不同的总线进行传输,提高数据传输的吞吐量和效率,突破了传统存储方案中基于共享式并行总线的带宽瓶颈。　　 (3)由于DDR2存储器具有带宽高的特点,本文采用多片DDR2内存条组成阵列,通过轮循的工作模式来提高系统高速缓存带宽的图像数据缓存方案,并设计了实验系统。　　 (4)在深入研究SATA协议的基础上,采用模块化的设计方法,在单片FPGA中实现了SATA控制器,包括SATA协议的物理层、链路层、传输层和应用层。使用流水线方法提高模块的工作频率和并行性。在嵌入式处理器POWERPC上使用C浯言开发硬盘的底层驱动程序,实现对硬盘的参数配置和数据凄写的管理。该控制器通过数据传输接口 NPI直接从内存条读驭/写入数据,减少CPU的工作,充分发挥了单个硬盘的读写性能。　　 (5)在单片FPGA中实现多个SATA控制器和RAID控制器,并形成磁盘阵列存储,增大存储带宽和存储容量。　　 (6)通过在FPGA中实现自定制光纤传输协议解决海量图像数据的快速下载和高速传输问题。　　 (7)采用自定制文件系统对嵌入式高速存储系统中的图像数据进行管理,并采用连续的磁盘空间分配策略,提高硬盘的存储带宽。　　 本方案可以实现图像数据RAID0和RAID1的存储,并且可以通过自定制光纤传输协议实现高带宽、远距离、高可靠的传输。该方案不仅能够减少了芯片数量和PCB面积,实现设备的小型化和模块化,同时还具有很高的灵活性和可扩展性。该存储方案属于原始创新成果,已申请两项发明专利,具有很高的工程实用价值。　　 初步实验结果表明,在该系统中使用单块传统硬盘可以实现80-100MB/s的持续读写速度；采用两块硬盘组成RAID0方式记录可以实现150-200MB/s的持续读写速度；可以对分辨率为1280*1024*8、帧频为100-140帧/秒的图像持续记录10-55分钟。在该系统中使用单块固态硬盘可以实现140-160MB/s的持续读写速度。经过分析,该系统完全具备实现960-1260 MB/s持续读写速度的能力。