多TDI CCD拼接遥感相机异速成像抗干扰设计

多TDI CCD拼接相机在异速工作模式下,不同通道的CCD图像间会存在相互干扰现象,不同行频差会在图像上产生不同斜率、不同宽度的干扰斜条纹。为了解决此问题,文中对原设计电路系统进行了详细分析和优化设计。首先,从异速时序在不同行周期的相位差别上进行分析,异速模式下不同CCD成像电路时序间存在行频差异,导致各个行周期内CCD个别像元上与其他像元叠加的干扰不一致,是干扰斜条纹产生的原因。然后,采取优化关键信号布线方式、系统地和电源布置、去耦电容接地方式等多方面对电路系统进行了改进,优化多TDI CCD成像系统电路抗异速干扰设计。最后,对改进后的电路系统进行测试,去除干扰斜纹,并将图像均方根噪声水平由21.5 mV降低到4.2 mV。结果表明:采用抗干扰技术,有效地去除了通道间干扰斜纹,提高了图像质量。

多通道输出面阵CCD图像非均匀性校正

针对多通道面阵CCD输出非均匀性问题,开展了多通道输出面阵CCD图像非均匀性校正算法研究。论述了多通道面阵CCD输出非均匀性产生的原因,并对此提出了基于非线性响应的多段线性逼近校正算法,通过FPGA进行了算法实现。基于线性响应的两点校正算法精度低,且不能满足全量程的要求;基于非线性响应的多点校正算法精度高,但运算量大,不易于在FPGA上实现。文中提出的基于非线性响应的多段线性逼近校正算法,综合了以上两种算法的优点,具有运算量小、实用性强、精度高的优点。

基于FPGA的背照式CCD47-10驱动电路设计

针对背照式CCD47-10的驱动时序要求,提出以FPGA作为时序发生器的驱动电路设计方案。通过对时序分析,完成时序发生器、电压偏置电路、驱动器3个模块的硬件电路设计。使用VHDL语言进行逻辑电路设计,实现电路控制、参数配置以及驱动时序产生。最后通过成像实验,对驱动电路性能进行分析。实验表明,该电路能驱动CCD47-10在两种模式下稳定工作,满足CCD47-10的应用要求。

TDI-CCD相机成像电路设计

本文首先介绍了TDI-CCD的原理与结构,然后围绕IL-E2 TDI-CCD详细介绍了我们设计的TDI-CCD成像电路。时序控制器基于FPGA实现,产生CCD成像系统的控制时序和设置各种成像参数;功率驱动电路将时序发生单元产生的单一逻辑电平转换为TDI-CCD所需的各种电平,并提供给TDI-CCD容性负载瞬态电流的驱动能力;级数选择部分采用模拟开关实现;针对CCD输出的视频信号特点,设计了低噪声放大预处理电路;信号处理采用了集成相关双采样、可编程增益控制、数字化偏置控制、嵌位、A/D转换等功能于一体的CCD视频处理专用集成芯片TDA8783。本设计实现了CCD成像系统的控制和处理,得到了高质量的图像。

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。

用于深空探测的宽谱段大视场小型光学系统设计

设计了一种宽谱段、大视场、轻小型成像光学系统.系统焦距为35mm,相对孔径为1∶7.5,工作谱段为0.4~0.9μm,全视场为2ω=60°,采用复杂化双高斯结构,透镜面形均采用球面设计,实现系统总长115mm,在70lp/mm处,最低光学传递函数大于0.45.利用负畸变法、像差渐晕法改善广角系统像面照度均匀性,使像面边缘视场照度达到中心视场的80%.像面照度不均匀性为8%,系统热光学性能良好,在0~40℃范围内均有较好的像质,满足深空探测需求.

空间遥感仪器便携式数据采集试验系统研究

为了对空间遥感数据进行方便可靠地实时传输、存储,研究了空间遥感仪器便携式数据采集试验系统。该系统选用XILINX公司的VirtexⅡPRO系列FPGA作为数据处理和控制中心,完成数据存储控制、数据传输控制和数据处理。FPGA根据硬件要求控制系统工作在脱机存储和联机传输两种方式上,存储器件选用基于FLASH结构的电子硬盘,电子硬盘具有防震、轻便、简单的优势,可以满足数据的便携式传输要求,数传方式上选用光纤和LVDS接口作为系统的数据输入端,上位机通信端采用USB总线和以太网技术,增强系统的通用性。经试验验证联机方式下系统数据传输速率可达48Mbyte/s,脱机存储速率可达35Mbyte/s。

多层隔热组件的制作工艺

介绍了多层隔热组件及影响其隔热性能的主要因素,包括反射屏与间隔层的选材、多层组件的层密度、放气孔等。结合实际工程应用,对于多层隔热组件的材料选择和制作工艺进行了着重说明。

极紫外光子计数成像仪图像快显系统设计与实现

为实现极紫外光子计数成像仪数字图像的实时获取,设计图像快显系统,完成数据的实时传输和图像的快速显示。设计了基于USB2.0的数据传输单元完成成像仪与PC工作机之间的数据交互,介绍了数据传输单元的工作原理与组成,采用FPGA+USB控制芯片的结构实现安全、高效的数据传输。对极紫外光子计数成像仪成像原理进行分析,在PC机中进行数据处理,完成图像的快速显示,实现极紫外光子计数成像仪的实时图像测试。经实验验证,本系统可以完成科学数据的实时接收与图像的快速显示功能,满足设备的调试与测试需求。

基于背照式CCD的微弱目标成像系统设计

为了对微弱目标进行探测,提出一种采用背照式CCD47-10为传感器的成像系统设计方案。通过对CCD47-10的工作原理和性能参数进行分析,完成电源模块、驱动模块、信号处理模块、数据传输模块的硬件设计。使用VHDL语言完成FPGA中的逻辑电路设计,使用VC++完成上位机软件设计。最后通过搭建实验系统,在微弱光下对光栅进行成像,并分析图像信噪比。实验结果表明,设计的系统在对微弱目标成像时信噪比为72,能够满足对微弱目标探测的应用要求。

CCD相机功率驱动电路设计

由于一些CCD的驱动波形为双极性且电压幅值范围较宽,而目前的CCD驱动集成电路多为单电源工作且工作电压幅值有时候不能满足要求。针对这个问题,设计了新的CCD相机的功率驱动电路。该功率驱动电路采用电容耦合及二极管钳位方式对时序信号进行电平搬移,采用两个互补三极管轮流开关工作产生驱动波形。由于采用了较少的器件,提高了电路的可靠性,降低了系统的成本。对电路进行了分析,并在Cadence公司的OrCAD PSpice AD软件下进行了仿真。构建实际的电路和仿真结果一致。因此,当现有的驱动器集成电路不能满足要求时,可以使用该电路实现CCD相机的功率驱动。

基于USB和Camera Link的数据传输系统设计

为了使CCD相机和上位机之间能够进行简单、实时的数据传输,提出一种以USB和Camera Link接口相结合的数据传输系统设计方案。通过FPGA对接口芯片进行控制,使用VHDL语言进行逻辑电路的设计,并采用VC++编写上位机软件。实现由USB接口接收数据,USB或Camera Link接口输出数据。实验表明,设计的系统能够准确、实时地接收控制命令和向上位机发送高速率、大容量的图像数据,可以应用在不同数据传输要求的CCD相机中。

遥感相机科学数据光传输测试系统研究

为检测航天遥感相机科学数据光传输性能,设计了一种遥感相机科学数据光传输测试系统。以FPGA为控制单元,通讯模块实现与PC机的通讯,光收发模块单元实现光电信号的转换,高速串行/解串器单元实现数据的串并和并串转换,Cameralink接口单元实现与PC机图像采集卡的数据传输。描述了系统的组成及各部分的设计原理,重点论述了光信号和LVDS信号传输性能的测试方法、原理和结果。检测系统可接收速率1.6～2.5Gbps、消光比大于8.2dB、抖动小于187.5ps的光信号,满足地面检测系统对航天遥感相机光信号测试要求。

TDICCD高速驱动电路仿真设计与实现

时间延时积分CCD-TD ICDD因其结构和工作原理的特殊性,要求驱动信号电压幅值与频率较高。为解决目前驱动电路的电压幅值与频率无法同时提高的问题,采用开关三极管与高速运算放大器相结合的设计方法,设计了一套可以实现输出高压高频驱动信号的功率放大电路,在计算机上应用高速电路板设计与仿真软件—Cadence对设计电路进行了功能仿真。最终在实验线路板上搭建并调试了整套系统,实现了对TD ICCD驱动信号的功率放大。为TD ICCD驱动电路设计提供了一套有效可靠的实现方法。

基于FPGA的高帧频面阵CCD驱动控制设计

针对面阵CCD KAI-1020在高帧频工作模式下的驱动要求,以FPGA作为控制单元及时序发生器,完成CCD高帧频工作模式下的硬件及软件设计,仿真验证了驱动时序的正确性,完成了硬件电路的调试与试验。成像实验表明,该设计满足了CCD KAI-1020在双端口输出模式下成像的各种驱动控制功能,图像分辨率为1 000×1 000,帧频达到48 f/s。

三电平阶梯波形CCD时序驱动电路设计

针对某些CCD的时序信号有三个电平阶梯的时序波的形式,对其进行时序和驱动设计是比较复杂的,有必要探讨设计一种简单可行的电路以降低设计和调试复杂度。探讨了几种可行的方案,对这几种方案进行了研究比较。介绍了利用一个运算放大器和两个驱动器设计的方案,具有电路结构简单,使用元器件数量少,通用性强,得到的波形足够精确。