[發明專利]自適應驅動信號星載CCD高光譜成像電路及方法

在審

• 申請號: 202110566653.6
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113452937A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 夏璞;孔亮;楊凡超;李思遠;陳小來;高曉惠
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: H04N5/372
• 分類號: H04N5/372;H04N5/378;G01J3/28
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 董娜

本發明提供一種自適應驅動信號星載CCD高光譜成像電路及方法，解決現有成像儀CCD成像電路幀頻較低，無法實現星載成像儀高光譜分辨率的問題。電路包括FPGA、CCD探測器、模擬視頻信號放大器、AD轉換器、高速串行圖像輸出端口以及帶測溫模塊的CCD時序驅動器；FPGA產生CCD驅動信號；CCD時序驅動器將CCD驅動信號進行放大并傳輸給CCD探測器；CCD探測器根據放大驅動信號動作輸出模擬視頻信號；模擬視頻信號放大器將模擬視頻信號放大，并傳輸給AD轉換器；AD轉換器將放大的模擬視頻信號轉換為數字視頻信號并傳輸給FPGA；FPGA對數字視頻信號進行編碼重構，通過高速串行圖像輸出端口輸出；測溫模塊實時監測CCD時序驅動器的溫度，將溫度反饋給FPGA，FPGA根據溫度實時調整CCD驅動信號。

技術領域

本發明涉及星載高光譜成像儀，具體涉及一種具備驅動信號時序自適應延遲的星載CCD高光譜成像電路及方法。

背景技術

傳統CCD(Charge Coupled Device,電荷耦合器件)成像電路用于凝視成像相機，其幀頻通常低于100FPS，水平驅動信號速率低，且AD采樣位置較寬。

為了提高星載高光譜成像儀的光譜分辨率，需要高幀頻成像電路，傳統低幀頻的成像儀CCD成像電路無法滿足高光譜分辨率要求。以及衛星平臺連續高速運動，在到達目標上空后需要立即成像，傳統CCD成像電路需要開機預熱才可達到最佳成像狀態，會導致錯過目標，或者成像存在偏差，而無法適用于星載應用場景。

發明內容

為了解決現有成像儀CCD成像電路幀頻較低，無法實現星載成像儀高光譜分辨率，以及無法適用于星載應用場景的技術問題，本發明提供了一種自適應驅動信號星載CCD高光譜成像電路及方法。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案是：

一種自適應驅動信號星載CCD高光譜成像電路，其特殊之處在于：包括FPGA、CCD探測器、模擬視頻信號放大器、AD轉換器、高速串行圖像輸出端口以及帶測溫模塊的CCD時序驅動器；

所述FPGA用于產生CCD驅動信號；

所述CCD時序驅動器用于將CCD驅動信號進行放大，產生放大驅動信號并傳輸給CCD探測器；

所述CCD探測器根據放大驅動信號動作，輸出模擬視頻信號；

所述模擬視頻信號放大器用于將CCD探測器輸出的模擬視頻信號放大，并傳輸給AD轉換器；

所述AD轉換器用于將放大的模擬視頻信號轉換為數字視頻信號并傳輸給FPGA；

所述FPGA用于對數字視頻信號進行編碼重構，并通過高速串行圖像輸出端口輸出；

所述測溫模塊用于實時監測CCD時序驅動器的溫度，并將溫度反饋給FPGA，FPGA根據溫度實時調整所述CCD驅動信號，使CCD探測器一直處于最佳工作狀態。

進一步地，所述FPGA產生的CCD驅動信號包括垂直驅動信號FA1、FA2、FA3、TR、FB1、FB2、FB3，以及水平驅動信號FC1、FC2、SUM、RET；

所述CCD時序驅動器包括感光區垂直驅動FA1、FA2、FA3、TR驅動器，存儲區垂直驅動FB1、FB2、FB3驅動器，以及水平驅動FC1、FC2、SUM、RET驅動器；

所述水平驅動FC1、FC2、SUM、RET驅動器均設有獨立的所述測溫模塊，用于采集對應的水平驅動FC1、FC2、SUM、RET驅動器溫度，并將溫度反饋給FPGA，FPGA根據溫度實時調整水平驅動信號FC1、FC2、SUM、RET的相位；

所述CCD探測器采用高速幀轉移型CCD探測器，其分辨率2048×256，單位像元尺寸16μm×16μm，最高幀頻1500fps，最大行轉移速率6MHz，最大幀轉移速率35MHz，具備32路讀出通道。