[發明專利]一種能記錄時間標識和星象掃描的科學級CCD/CMOS相機

有效

• 申請號: 202110695628.8
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113641093B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 張曉祥;門金瑞;溫昌禮;徐蓉;曹景太
• 申請（專利權）人: 中國科學院紫金山天文臺
• 主分類號: G04R20/04
• 分類號: G04R20/04;H04N5/372;H04N5/374
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 金子娟

1.一種能記錄時間標識和星象掃描的科學級CCD/CMOS相機，其特征在于：包括圖像采集分系統以及分別與其連接的計時分系統、星象掃描分系統、數據傳輸分系統，其中：

1）計時分系統

所述計時分系統設有GPS/BD天線接口、GPS/BD接收芯片和第一FPGA控制器，所述GPS/BD天線接口用于連接GPS/BD衛星接收天線，其信號輸出端與GPS/BD接收芯片的信號輸入端連接，計時分系統通過GPS/BD衛星接收天線接收GPS/BD信號，使GPS/BD接收芯片產生秒脈沖信號和秒包，GPS/BD接收芯片的信號輸出端與TTL轉差分器件連接，將秒脈沖信號轉換為差分秒信號輸出給第一FPGA控制器；

所述第一FPGA控制器用于：

接收所述差分秒信號和秒包,并根據秒包數據提供的UTC時間及差分秒信號上升沿與整秒同步的性質，產生并實時同步守時系統；

根據圖像采集分系統提供的圖像曝光脈沖信號記錄每幀圖像曝光的起始時刻和結束時刻，計算整個曝光時長和曝光的中心時刻，將所述中心時刻作為每幀圖像的時間標識數據反饋給圖像采集分系統；

2）圖像采集分系統；

所述圖像采集分系統設有CMOS或CCD探測器芯片、探測器芯片驅動及讀出驅動電路、圖像數據緩存器件以及第二FPGA控制器；

所述圖像數據緩存器件用于存放第二FPGA控制器采集的圖像數據；

所述第二FPGA控制器用于：

根據上位機發送的采集模式指令設置工作參數，向探測器芯片驅動及讀出驅動電路輸出對應的控制信號，通過探測器芯片驅動及讀出驅動電路驅動探測器芯片工作以及讀出數據；

根據所述工作參數，采集單幀或連續采集多幀圖像，發送給星象掃描分系統，并在每幀圖像采集結束時，向星象掃描分系統發送采集結束標志；

在采集過程中，向計時分系統實時輸出圖像曝光脈沖信號，將所述圖像曝光脈沖信號的上升沿對齊每次曝光開始時刻，下降沿對齊該次曝光結束的時刻；

將星象掃描分系統反饋的星象數據與計時分系統反饋的時間標識數據一一對應，打包發送上位機；

3）星象掃描分系統

所述星象掃描分系統設有第三FPGA處理器或DSP處理器；

所述第三FPGA處理器或DSP處理器用于：

檢測采集結束標志，根據預設的圖像處理算法對其接收的圖像分幀掃描，獲得各幀圖像的星象數據，并依次反饋給圖像采集分系統；所述星象數據包括星象的位置、灰度、像素數、信噪比以及星象附近背景的均值和方差；

4）數據傳輸分系統

所述數據傳輸分系統設有通信接口，用于建立圖像采集分系統與上位機的通信連接，以將所述星象數據和時間標識數據傳輸至上位機。

2.根據權利要求1所述的一種能記錄時間標識和星象掃描的科學級CCD/CMOS相機，其特征在于：

所述第一FPGA控制器設有恒溫晶振、銣鐘或銫鐘，當秒脈沖信號和秒包數據丟失時，第一FPGA控制器利用所述恒溫晶振、銣鐘或銫鐘對系統時間進行信號的精確守時。

3.根據權利要求1所述的一種能記錄時間標識和星象掃描的科學級CCD/CMOS相機，其特征在于：

所述圖像數據緩存器件采用DDR。

4.根據權利要求1所述的一種能記錄時間標識和星象掃描的科學級CCD/CMOS相機，其特征在于：

所述數據傳輸分系統的通信接口為USB3.0或千兆/萬兆以太網接口的任一種。