《電子技術(shù)應用》
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LVDS鏈路誤碼測試與動態(tài)優(yōu)化方法研究
電子技術(shù)應用
汪艇，龐傲
中國電子科技集團公司第五十八研究所
摘要： 隨著航天器技術(shù)的快速發(fā)展，飛機吊艙工作環(huán)境日益復雜，對圖像傳輸鏈路的可靠性提出了更高要求。為解決圖像傳輸鏈路中的誤碼問題，提出了一種基于FPGA的LVDS隔離誤碼測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)創(chuàng)新性地設計了新型遞增碼編碼方式（通過逐位遞增的碼型設計增強誤碼檢測的敏感性）和動態(tài)訓練機制（基于誤碼率反饋的自適應訓練策略優(yōu)化信號均衡參數(shù)），并實現(xiàn)了相應的硬件和軟件系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)在多種典型惡劣工況下均表現(xiàn)出優(yōu)異的誤碼檢測性能。通過提取測試數(shù)據(jù)中的誤碼時間序列特征，結(jié)合動態(tài)模型在線學習機制更新權(quán)重，誤碼預測精度誤差降低了62.5%，有效驗證了系統(tǒng)的實用性和可靠性。與現(xiàn)有主流誤碼測試方法相比，本系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)飛機吊艙圖像采集傳輸鏈路的誤碼檢測與定位，還支持動態(tài)優(yōu)化，為復雜環(huán)境下的高可靠性圖像傳輸提供了新的解決方案。
中圖分類號：TN919.3 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.256418
中文引用格式： 汪艇，龐傲. LVDS鏈路誤碼測試與動態(tài)優(yōu)化方法研究[J]. 電子技術(shù)應用，2025，51(7)：29-35.
英文引用格式： Wang Ting，Pang Ao. Research on LVDS link bit error testing and dynamic optimization methods[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(7)：29-35.
Research on LVDS link bit error testing and dynamic optimization methods
Wang Ting，Pang Ao
The 58th Research Institute of China Electronics Technology Group
Abstract： With the rapid development of spacecraft and the increasingly complex working environment of aircraft pods, in order to solve the problem of bit error in the image transmission link, an FPGA-based LVDS isolated bit error test system was proposed. Compared with the limitations of the current mainstream test error methods, a new incremental code coding method and a dynamic training mechanism are designed to realize the functions of bit error detection, positioning and optimization of the image acquisition and transmission link of the aircraft pod. Experiments show that the system has good bit error detection performance under different typical harsh working conditions, and by extracting the time series characteristics of bit errors in the test data, the designed dynamic model online learning mechanism updates the weight, which significantly improves the accuracy of bit error prediction and verifies the effectiveness and practicability of the system.
Key words : LVDS link；bit error test；increment coding；dynamic forecasting mechanism

引言

隨著現(xiàn)代航空任務對實時偵察、監(jiān)控和高效信息傳輸需求的不斷提升，飛機吊艙已成為執(zhí)行任務的核心設備之一，承擔著對圖像信號進行實時、高速、準確的采集與傳輸?shù)闹厝蝃1]。尤其是在執(zhí)行高速飛行或復雜任務時，吊艙圖像信號的傳輸質(zhì)量直接影響任務的完成效率與精準度。因此，可靠、高速的信號傳輸技術(shù)成為現(xiàn)代航空領域的重要研究方向。LVDS（Low Voltage Differential Signaling）技術(shù)憑借其低功耗、低噪聲、高抗干擾性和高速率等優(yōu)勢[2]，廣泛應用于飛機吊艙的高清視頻信號傳輸。然而，在實際應用中，復雜的飛行環(huán)境，如強電磁干擾、高溫、高濕、振動等惡劣環(huán)境，容易導致LVDS鏈路傳輸信號數(shù)據(jù)時出現(xiàn)異常[3]，使得數(shù)據(jù)丟失或錯誤，影響信號傳輸?shù)耐暾院蛯崟r性，進而可能引發(fā)任務中斷或誤判，甚至威脅飛行安全。

近年來，針對如何提高LVDS可靠性傳輸，許多研究方案被提出。文獻[4-5]提出一種LVDS長線傳輸和新型8B/10B編解碼方式，可實現(xiàn)240 m長距離穩(wěn)定傳輸，但其采用的LVDS串行器僅支持10位編碼，此種編碼方式不能定位丟包或誤碼位置。文獻[6]提出一種CRC+ECC雙校驗方案，可在實現(xiàn)高速長距離傳輸時為數(shù)據(jù)提供少錯糾正、多錯重傳的保障，降低帶寬消耗。文獻[7]采用FPGA生成偽隨機碼m序列，通過對比發(fā)送模塊和接收模塊接收的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)簡易誤碼測試系統(tǒng)。文獻[8]為讓信號的共模電壓受到上沖或下沖的干擾時能夠在較短時間內(nèi)恢復，設計了一種LVDS信號交流耦合傳輸技術(shù)，提高了圖像采集設備的抗干擾能力。文獻[9-11]對LVDS傳輸可靠性進行了優(yōu)化設計。

然而，當前主流的編碼方式較為單一，難以涵蓋所有數(shù)據(jù)類型，且傳統(tǒng)誤碼測試系統(tǒng)通常僅具備靜態(tài)檢測功能，無法在動態(tài)工況下對誤碼率進行預判與優(yōu)化。針對這些問題，本文提出一種能夠遍歷所有數(shù)據(jù)的新型遞增碼編碼方式，并在發(fā)生誤碼時避免對后續(xù)誤碼判斷的影響，從而實現(xiàn)實時檢測并記錄鏈路中的誤碼。通過多種惡劣工況下的實驗，提取實驗數(shù)據(jù)中誤碼的時間序列特征[12]，設計了動態(tài)訓練與在線學習機制[13]，定期更新模型權(quán)重。實驗結(jié)果表明，與靜態(tài)訓練模型相比，動態(tài)訓練模型能夠顯著降低預測精度的誤差，為復雜環(huán)境下的高可靠性圖像傳輸提供了新的解決方案。


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作者信息：

汪艇，龐傲

（中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇 無錫 214100）


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