随着我国在航空领域的大力发展，自行设计研制的首型舰载多用途战斗机歼-15在“辽宁舰”上的成功起降，标志着我国航空事业进入一个崭新的时代。为了满足空军的综合发展，提高全军的整体战斗能力以应对未来的高科技化、信息化战争，我国不断地投入大量的人力、物力、财力去研制新型战斗机、预警机等等。同时，与相应机型配套的设备也在不断地更新换代。近年来，在对新型战机的使用和维护中，发现新机的总体性能非常优越，同时也发现新机的某些功能还不完善，作为机舱内重要的视频监控记录设备，传输速率高、实时性要求高、环境对精度和传输距离的影响很大，给实时数据采集、存储与传输带来了极大的要求。而被广泛应用的民用视频监控设备因其抗震能力差、分辨力低、视场角度小、强光环境下无法获得视频图像等因素，已无法满足新一代作战要求。随着航空电子技术及图像处理技术的发展，采用CCD图像传感器的图像检测技术和DSP专用图像处理器技术研制的机载摄像头逐渐成为新型飞机视频监控的最佳选择,而H.264视频压缩编码算法，实现视频的高质量数字记录。本课题以应用于某型号新型预警机上的实时视频图像采集、处理与显示、视频记录的研究为背景，根据该型号机载监控系统的技术要求，应用CCD图像传感器技术、DSP图像处理技术和H.264视频压缩编码算法提出理想的研制方案，并最终研制出符合要求的机载摄像头以及视频记录系统。本文主要针对该机载视频监控系统的研制过程进行论述，主要内容包括如下几个方面：1.阐述了本课题主要的研究背景及意义。依据中航工业研发部提出的技术协议，通过对各项技术条件的分析，将该系统分为前端摄像头和6路视频记录两大部分。根据国内外视频监控的发展现状及技术进展，进行器件选型以及算法的选定，并在此基础上提出该系统的整体设计框架。2.主要介绍了该系统中所涉及到的主要核心技术—CCD图像传感器、DSP图像处理以及H.264视频压缩编码算法。为满足军用要求，对目前量产的CCD摄像机多种芯片组进行试验。由于我国没有相关领域集成电路的生产能力，经过反复试验，我们选定了2010年量产的索尼E-EFFIO芯片组，该芯片组改进了前期发布的EFFIO的缺陷，属于成熟产品。经过多次环境试验，该芯片组工业级产品可以满足技术规范规定的环境条件。由于该视频记录系统需要6路视频，也就意味着大量的视频数据需要压缩记录，为了实现高效高质量视频压缩，本方案采用最新视频压缩标准H.264实现压缩记录。H.264技术视频压缩领域最新的编码标准，它采用了基于目标对象的压缩方法，具有压缩效率高，图像质量好的特点。3.本系统的摄像头部分硬件电路设计包括有CCD器件、DSP图像处理器、前端双采样模数转换电路和CCD驱动脉冲电路以及低压电源。由于输出要求是模拟电视信号，所以图像传感器选用输出格式是PAL格式的CCD图像传感器。为保证图像分辨率大于500线，选用的CCD有效像素为976×582；为满足视场大于76度的要求，CCD像面尺寸为1/3型；这样在6毫米焦距的镜头配合可满足视场要求。CCD图像传感器具有灵敏度高的特点，可以满足照度要求。在处理链的最前端需要进行模拟信号的处理，本系统采用了前端双采样数模转换（AFE）电路，主体结构由CXD5148芯片组成，将CCD芯片采集到的模拟信号经该电路进行模数转换并将转换后的信号送入DSP处理电路。为实现实时、高效的图像处理功能且要兼具与所选CCD器件配套，选用CXD4140芯片来实现DSP处理过程，并根据该芯片的功能完成外围电路的设计。由于摄像头体积的限制，对电路板的要求也是越小越好，最终采用了38mm×38mm大小的电路板，而本电路设计中的集成芯片以及其他元器件较多，再加上该电路中电源类型、信号线较多，考虑到电磁干扰的影响，采用了6层板的设计，将电源、地与信号层分开，最大限度降低电磁干扰。4.随着新型战机的发展，装配飞机上的机载视频记录系统也不能满足发展要求，之前的视频记录系统就存在以下诸多缺点：不能同时多路实时记录视频信息、记录的时间短、记录载体落后、记录的资料保存不方便、不易维护，检修麻烦、配件要进口、地面处理设备昂贵等。针对这些缺点，研制新型的机载视频记录系统，本系统的视频记录部分主要包括接口控制单元、压缩记录单元、时钟单元和控制回放单元。其中压缩记录单元和控制回放单元为该部分的核心。H.264压缩算法实现了高质量的图像压缩处理。5.阐述了对摄像头性能的测试。包括对摄像头性能参数的描述及对其测试的方法。根据我国军标的要求，完成高低温测试、振动测试、电源测试、显示性能的测试和接口的测试等，并得到测试结果，验证了设计的可实施性，保证了摄像头的性能可靠性。