用数字图像相关法测量线阵CCD的象元位置

本文研究了应用数字图像相关法测量线阵CCD器件各象元相对位置的方法。通过实际的CCD象元图像,对各种相关度量法的匹配精度和抗干扰能力进行了分析对比,选出了适当的相关度量法。为了解决匹配速度问题.本文介绍了SSDA法在本系统中的应用,对其门限选择问题进行了研究并提出了确定门限的方法。文中还提出了一种两级模板寻优的快速匹配方法。在硬件方面,设计了TMS320C25加速处理板与主机构成主从式高速处理系统。

InGaAs探测器总剂量辐照性能试验分析

针对Xenics公司的一款In Ga As探测器,根据载荷工作环境要求,轨道高度700km,在轨工作3年的总剂量辐射为2krad(Si),技术指标要求探测器的抗总剂量辐射能力要在10 krad(Si)以上。因此对其进行总剂量为30 krad(Si)的60Co-γ辐射试验[1-2]。对比辐照前后探测器的参数变化,发现随着总剂量的增加,探测器的暗电流有所增大,响应度有所降低,整体性能略有下降,但满足指标要求。分析γ辐射对探测器影响的内在机理,为后续In Ga As探测器抗总剂量辐射加固提供依据和参考。

高密度模块化TDI CCD成像系统设计

为提升遥感相机的高密度组装技术,采用厚膜集成电路技术设计了高集成度的TDI CCD成像系统,并对该成像系统中的具体设计做了详述。首先TDI CCD焦平面通过机械拼接方式拼凑成可复制的单元。然后,通过三极管射极跟随器增强CCD输出图像信号强度传送给模拟前端芯片LM98640中转换成14 bit的数字信号,再传给现场可编程门阵列芯片XC5VLX50T-1FFG1136C缓存和整合处理。最终,通过TLK2711高速LVDS输出芯片传输给数据采集卡并在计算机上成像。该成像系统中所有的驱动信号和处理时序都是通过现场可编程门阵列产生的,计算机可以通过RS422通信总线对成像系统进行控制和部分参数修改。该系统中的驱动电路和CCD二次电源电路采用厚膜集成电路技术设计,提高了系统的集成度。实验结果表明:整个系统基于厚膜技术,驱动电路PCB电路板减少了2/3的面积,同时采用了机电热一体化的设计,实现了相机的高密度组装。该系统总数据输出速度达到3.6 Gbps,饱和输出图像信噪比52.6 d B。

线阵探测器KLI-2113总剂量辐照性能试验分析

针对Kodak公司的商用CCD探测器KLI-2113进行了总剂量为30 krad(Si)的60Co-γ辐射试验。对比辐射前后CCD的主要参数变化,分析了总剂量辐射对CCD工作性能的影响,并研究了总剂量辐射导致CCD暗电流增大、电荷转移效率降低以及图像噪声增加等现象的内在机理,为后续CCD抗总剂量辐射加固提供依据和参考。

高信噪比云与气溶胶探测仪成像系统设计

为获取高信噪比的气溶胶遥感数据,针对光谱仪成像系统链路分析了影响云与气溶胶探测仪信噪比的关键因素。结合光谱仪成像电路系统的响应模型,确定了电子学系统信噪比的表达式,针对可见探测器和红外探测器。提出了模块化的高信噪比成像光谱仪电路系统的设计方法,并描述了云与气溶胶探测仪成像电路系统从总体设计到模块设计的完整研制方案。对云与气溶胶探测仪进行辐射定标试验,试验结果表明:可见单机各通道在典型辐亮度条件下最小信噪比为50.9 dB,红外单机各通道在典型辐亮度条件下最小信噪比为62.3 d B,满足指标要求。针对可见探测器和红外探测器的成像电路系统设计方法对其他光谱仪电路系统设计具有借鉴意义。

CCD成像系统中模拟前端噪声的研究

为了提高CCD成像电子学系统的信噪比,设计了3种模拟前端电路,借助Orcad软件对它们的输出波形进行比较,分析电路结构与噪声产生机理的关系,从理论上比较3种电路结构的噪声水平。然后采用三线阵CCD探测器KLI8023和视频处理器TDA9965在硬件上实现3路模拟前端的电路设计,并通过X64-LVDS采集卡分别将3路图像信息显示在终端机上。每个像元成像50次,统计这50次的均方差(噪声)和信噪比,通过拟合曲线比较三路模拟前端的噪声水平和信噪比。在相同光照条件下,第1路的信噪比达到750dB,第3路只有600dB,验证了理论分析的结果,讨论不同像元频率、带宽与信噪比的关系,为今后的成像系统电路设计提供参考和实验依据。

线阵CCD筛选电路的设计与研究

航天任务中,为保证低等级器件的可靠性需要对其进行筛选。针对Kodak公司的商用CCD探测器KLI-2113,设计了可供12片CCD同时进行老炼试验的筛选电路,通过对各驱动信号的频率、宽度和相互位置关系的仔细调试,获得了满足信噪比要求的数字图像。在此基础上,针对12片CCD进行了老炼试验,试验结果表明,器件完全满足可靠性筛选方法的要求。本文中筛选电路的设计方法对其他航天任务中的低等级器件筛选也具有一定的参考价值。

一种应用于遥感成像系统电源板的设计与仿真

航天遥感任务中,为了得到较高的信噪比及系统稳定性,对二次电源供电系统具有较高的性能要求。DC-DC模块具有高可靠性、高集成度、高效率等优点,广泛应用于航空航天工程项目。然而,DC-DC模块在转换过程中,其固有噪声和外界引入噪声会对整个成像系统的EMI产生很大影响。综合EMI/EMC考虑,系统采用母线电源经滤波器进入电源系统,输出单元与负载间引入滤波电路减小输出纹波。最后,针对整个电源板的直流压降及电流密度分布进行仿真分析,确保了工程应用中的稳定性与可靠性。

A/D转换器THS1206在红外成像系统中的应用

本文介绍了一款高速率、高精度、基于流水线结构的A/D转换芯片THS1206;并基于红外成像系统,详细介绍了该款芯片的基本结构、主要特点、应用要点及软硬件设计方案。实际测试表明,THS1206较好地实现了红外成像系统的数据采集功能。

三线阵CCD视频信号处理系统研究

本文简要分析了三线阵CCD的原理结构,根据其输出视频信号特征及系统要求,需要实现相关双采样、可编程增益控制、行校准等综合处理的方法。TDA8783是CCD专用视频信号处理器,包含上述功能,且性能优异,本文详细阐述了其实现方法,并成功应用于研制的线阵CCD相机,得到了行频360Hz的理想视频图像,信噪比达到55dB。

高速面阵CCD KAI-01050功率驱动电路设计

KAI-01050是KODAK公司生产的最高帧频可达120 f/s的高速面阵CCD。针对其驱动信号特点,详细介绍CCD各部分功率驱动电路设计。此CCD功率驱动电路的难点包括40 MHz高速水平转移和复位时钟驱动、三电平阶梯波形垂直转移时钟V1和高压脉冲电子快门信号驱动设计。利用高速时钟驱动器ISL55110和钳位电路实现了高速水平转移时钟的驱动;利用两个高速MOSFET驱动器组合的方案,实现了三电平阶梯波形垂直转移时钟V1的驱动;利用两个互补高速三极管轮流开关工作实现了高压脉冲电子快门信号的驱动。对部分重点电路进行了仿真验证,并通过测试验证了设计的驱动电路满足高帧频面阵CCD KAI-01050的各项驱动要求。

线阵CCD探测器主要性能的测试与研究

为了保证CCD探测器在航空航天探测方面的可靠性,文中针对Kodak公司的商用三线阵CCD探测器KLI-2113,给出了该三线阵CCD探测器的主要测试性能参数及其定义,以及该三线阵CCD探测器的测试原理和测试方法,并且对部分核心设备指标进行了说明。最终对20片KLI-2113进行测试,得到了具有参考意义的测试结果,并对实验结果进行了对比分析。测试结果在片内和片间都有较好的一致性,该结果为三线阵探测器的航空航天等遥感观测领域的运用提供了有力的参考数据。

空间应用CCD视频处理器评估测试系统

提出了一种空间应用CCD视频处理器评估测试系统,并应用于工业级视频处理器的航天可靠性筛选中。以现场可编程门阵列FPGA为控制处理核心,设计并实现了多路模拟CCD信号发生、视频处理器工作模式控制、通讯及数据采集等功能,详细介绍了系统的功能组成和工作原理。实际完成了集成40片CCD视频处理器的单板评估测试系统,该系统已成功应用在工业级视频处理器XRD98L63的动态筛选试验中,系统工作稳定可靠。在试验条件为85℃及192 h加电工作下,对所用同一批次的视频处理器的功能和性能进行了有效测试。试验结果不合格品率为0,满足单批次筛选不合格品率小于5%的要求,实现了空间载荷应用中工业级元器件的可靠性筛选。

高度集成电路在光电探测中的设计与应用

由于空间相机的大规模化高集成的发展,以及空间的限制,不得不进行优化设计,甚至通过特殊技术来减少电路板的面积。针对一款TDI CCD探测器的驱动电路的复杂性,基于厚膜技术将驱动电路集成在一个模块中。厚膜技术的优势在于可靠性高,设计灵活,投资小,成本低,周期短。通过厚膜集成后的模块面积减少到未集成的1 3。在实验中用示波器测的厚膜集成后的模块输出的信号完全满足TDI CCD探测器的需求。同时该设计对航天任务中大规模电路集成化提供了一定的参考借鉴作用。

红外线阵探测器筛选电路的设计与研究

为保证航天任务中短波红外线阵探测（SWIR）的可靠性与稳定性，本文针对Xenics公司的商用短波红外线阵探测器，设计了可同时进行10片探测器老炼的筛选测试系统电路。采用老炼前测试参数，老练过程中记录感光数据及老练后参数测试比对的方法筛选剔除出不合格器件。通过演示样机在暗室环境下对积分球亮度的调节进行探测器的感光参数测试，试验结果表明，器件完全满足可靠性筛选方法的要求。本文中筛选电路的设计方法对其他航天任务中的低等级器件筛选也具有一定的参考价值。

视频处理器XRD98L63评估系统

提出了一套基于FPGA的视频处理器XRD98L63评估系统。该系统结构简单,可靠性高,功能齐备。在实际工程中,对所测批次视频处理器XRD98L63芯片的功能,性能,可靠性进行了准确详实的评估,取得了理想的评估结果。

星上定标机构可靠性测试系统设计

针对一种航天遥感光谱仪定标机构的可靠性测试,设计了一套操作简单、使用方便的控制系统,可以自动驱动定标机构电机进行测试,不但能完整记录次数、电机步数、定标机构温度等关键参数,而且可以识别定标机构的异常状态并中止试验。实践证明该系统可以很好地满足测试要求,且自动化程度高,方便设计人员发现问题并进行改进,提高工作效率。

成像焦面仿真设备的设计与研究

在卫星有效载荷的焦平面组件模块中,为保证多个焦面的数据传输正确通常系统中会设计成像控制与数据传输模块,同时为保证模块的可靠性,该模块需要调试并且需要与焦面进行数据通信互传。而实际焦面传输数据需要CCD或者探测器等,考虑到这些探测器的价钱昂贵,一般需要设计焦面仿真设备暂时代替焦面来调试数据传送与控制模块。该文章讲述了地面检测设备的硬件和软件设计,并给出了最终的设计和仿真结果。该地面检测设备具有成本低、结构简单、体积小、重量轻、便携方便等特点,具有很高的应用价值。

基于EZ-USB的CCD信号采集系统

针对航天应用领域某有效载荷设备的CCD信号采集需要,提出一种基于USB2.0的CCD信号采集方案,其中包括硬件接口设计和软件设计。采用FPGA加EZ-USB的系统架构完成硬件接口设计,USB接口芯片工作于从模式,信号传输采用批量传输模式,利用VC++6.0平台设计出信号采集软件。经ISE和Modelsim仿真以及EZ-USB硬件平台检验,系统实现了CCD信号采集,且运行稳定。

空间辐照环境下的FPGA可靠性设计技术

为了使基于SRAM结构的FPGA系统能够在空间辐照环境下稳定、安全、可靠地运行,FPGA软件的高可靠性设计便显得尤为重要。本文分析了空间辐照条件下FPGA发生故障的原因和机理,并结合实际设计的空间载荷项目,着重从软件方面提出了防范和解决的措施和方案。最后通过仿真和环境实验,验证了设计方案的可行性。