[發(fā)明專(zhuān)利]一種星敏感器可變更新率圖像采集處理單元及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710754125.7
• 申請(qǐng)日: 2017-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107478218B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周琦;吳永康;閆曉軍;徐亞娟;任平川
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海航天控制技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01C21/02
• 分類(lèi)號(hào): G01C21/02
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專(zhuān)利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發(fā)明公開(kāi)了一種星敏感器可變更新率圖像采集處理單元及方法，其中，該單元包括：CPU、FPGA、星敏感器的探測(cè)器和SRAM；其中，F(xiàn)PGA包括RAM、驅(qū)動(dòng)模塊和圖像采集模塊；CPU形成DUMP標(biāo)志字并將其寫(xiě)入RAM；RAM將DUMP標(biāo)志字傳輸給驅(qū)動(dòng)模塊；驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)DUMP標(biāo)志字判定產(chǎn)生全幀輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)序或DUMP輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)序，并將全幀輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)序或DUMP輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)序傳輸給探測(cè)器；探測(cè)器根據(jù)全幀輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)序或DUMP輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)序輸出像素灰度；圖像采集模塊將像素灰度寫(xiě)入到SRAM中。本發(fā)明提高了星敏感器抗雜光能力和動(dòng)態(tài)性能，降低了星敏感器硬件成本；提高了星敏感器的數(shù)據(jù)更新率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于星敏感器領(lǐng)域，尤其涉及一種星敏感器可變更新率圖像采集處理單元及方法。

背景技術(shù)

對(duì)于星敏感器而言，探測(cè)器是最基礎(chǔ)且最重要的部件，由探測(cè)器產(chǎn)生并傳出的圖像是后續(xù)所有工作如星點(diǎn)提取、星圖識(shí)別、姿態(tài)計(jì)算等的基礎(chǔ)，同時(shí)也決定了整個(gè)星敏感器的精度和數(shù)據(jù)更新率。驅(qū)動(dòng)時(shí)序設(shè)計(jì)的好壞直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的工作。

對(duì)于無(wú)電子快門(mén)的幀轉(zhuǎn)移式CCD探測(cè)器，一個(gè)工作周期分為幀轉(zhuǎn)移和幀讀出兩個(gè)階段，幀讀出階段實(shí)現(xiàn)感光區(qū)的電荷積累，同時(shí)將存儲(chǔ)區(qū)的電荷從水平寄存器逐行讀出；幀轉(zhuǎn)移階段主要完成感光區(qū)積累的電荷向存儲(chǔ)區(qū)的轉(zhuǎn)移。兩次幀轉(zhuǎn)移之間的時(shí)間間隔就是曝光時(shí)間，對(duì)于幀轉(zhuǎn)移式CCD探測(cè)器，曝光時(shí)間直接反映數(shù)據(jù)輸出的幀頻，即數(shù)據(jù)更新率。對(duì)于某一確定的探測(cè)器而言，其驅(qū)動(dòng)時(shí)序相對(duì)確定，曝光時(shí)間和幀頻也是相對(duì)固定的，若要提高數(shù)據(jù)更新率，則需降低幀讀出的時(shí)間，具體操作為：控制幀轉(zhuǎn)移信號(hào)將感光區(qū)曝光積累的無(wú)用電荷快速轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)區(qū)；控制轉(zhuǎn)移信號(hào)將存儲(chǔ)區(qū)的電荷逐行轉(zhuǎn)移到水平存儲(chǔ)區(qū)并將無(wú)需采集行的電荷DUMP(即傾瀉)掉。采用此方法可縮短曝光時(shí)間，提高數(shù)據(jù)更新率。

目前尚未查閱到關(guān)于該項(xiàng)技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)記載。針對(duì)無(wú)電子快門(mén)的CCD型探測(cè)器，若不采用DUMP驅(qū)動(dòng)方式，則曝光時(shí)間較長(zhǎng)，不利于提高星敏感器的抗雜光能力和動(dòng)態(tài)性能，同時(shí)也制約著星敏感器的數(shù)據(jù)更新率。

若不對(duì)DUMP驅(qū)動(dòng)方式時(shí)的星敏感器圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，則不利于對(duì)比分析全幀驅(qū)動(dòng)方式和DUMP驅(qū)動(dòng)方式時(shí)成像效果的差異，以及星敏感器性能的分析。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種星敏感器可變更新率圖像采集處理單元及方法，提高了星敏感器抗雜光能力和動(dòng)態(tài)性能，降低了星敏感器硬件成本；提高了星敏感器的數(shù)據(jù)更新率。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種星敏感器可變更新率圖像采集處理單元，包括：CPU、FPGA、星敏感器的探測(cè)器和SRAM；其中，所述FPGA包括RAM、驅(qū)動(dòng)模塊和圖像采集模塊；所述CPU形成DUMP標(biāo)志字并將其寫(xiě)入RAM；RAM將DUMP標(biāo)志字傳輸給驅(qū)動(dòng)模塊；驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)DUMP標(biāo)志字判定產(chǎn)生全幀輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)序或DUMP輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)序，并將全幀輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)序或DUMP輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)序傳輸給探測(cè)器；若產(chǎn)生全幀輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)序，驅(qū)動(dòng)模塊生成第一幀有效、第一行有效和第一像素有效并將其傳輸給圖像采集模塊；若產(chǎn)生DUMP輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)序，驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)DUMP標(biāo)志字生成第二幀有效、第二行有效、第二像素有效和DUMP標(biāo)志信號(hào)并將其傳輸給圖像采集模塊；探測(cè)器根據(jù)全幀輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)序輸出第一像素灰度并將其傳輸給圖像采集模塊或探測(cè)器根據(jù)DUMP輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)序輸出第二像素灰度并將其傳輸給圖像采集模塊；圖像采集模塊根據(jù)第一幀有效、第一行有效和第一像素有效將第一像素灰度寫(xiě)入到SRAM中；圖像采集模塊根據(jù)第二幀有效、第二行有效、第二像素有效和DUMP標(biāo)志信號(hào)將第二像素灰度寫(xiě)入到SRAM中。

上述星敏感器可變更新率圖像采集處理單元中，DUMP標(biāo)志字包括全幀處理標(biāo)志位或DUMP處理標(biāo)志位、以及需丟棄條帶標(biāo)志位。

上述星敏感器可變更新率圖像采集處理單元中，全幀輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)，探測(cè)器曝光時(shí)間為200ms，星敏感器數(shù)據(jù)更新率為5Hz。