[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

本發明公開了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。本發明CCD/CMOS相機可在內部實現采集圖像曝光中心時刻和采集圖像的一一對應，從而避免不同操作系統因圖像采集問題造成的采集圖像和時間標識不對應的問題，尤其是避免了幀轉移讀出CCD無法實現幀轉移造成曝光模式下記錄的時間標識和圖像不對應的問題；通過對圖像上所有星象的掃描處理，將需要傳輸的數據量降低為圖像原始數據的百分之一以下，在較低讀出速度的情況下，可有效的降低數據傳輸時間，適合在空間碎片監測的技術領域中推廣使用。

技術領域

本發明屬于天文學技術領域,具體為一種能記錄時間標識和星象掃描的科學級CCD/CMOS相機。

背景技術

在科研、軍事等許多領域，都需要對空間碎片進行監視，給出空間碎片的每一個觀測時刻的測角數據，從而確定空間碎片的運行軌道，獲取空間碎片精確的信息，為在軌航天器安全提供最原始的支撐數據。

上個世紀70年代CCD的發明，替代了傳統的照相天體觀測，成為了當時人造衛星監視的有效手段。隨著航天發射活動的頻繁，由每年幾次、幾十次增加到100次以上。太空中的空間碎片數量越來越多，大于1厘米的空間碎片達到了幾萬個，甚至幾十萬個，威脅到了在軌工作航天器的安全。為了獲得這些空間碎片的信息，必須對其進行大批量觀測。因此光學望遠鏡的口徑也越來越大，科學級CCD相機的靶面也越來越大。由于CCD讀出方式的問題，一方面大靶面科學級CCD相機采用全幀讀出模式，需要機械快門以保證在圖像讀出過程中處于黑暗狀態，另一方面大靶面科學級CCD相機需要以較低讀出速度才能滿足較低的讀出噪聲需求，造成讀出時間太長，使得傳統大靶面科學級CCD相機無法滿足空間碎片觀測需求。因此，出現了大靶面的科學級CMOS相機，靶面可以做到60mm*60mm以上，幀頻可以做到5Hz。

通?？茖W級CCD和CMOS相機具有以下幾個特點：

1)能夠按照給定的曝光時間，單幀采集或者連續采集圖像；

2)能夠按照外部輸入固定頻率的TTL電平信號連續采集圖像；

3)能夠輸出曝光方波TTL電平信號，但幀轉移讀出CCD在曝光過程中讀出，通常無曝光方波TTL電平信號；

但隨著太空中的空間碎片越來越多，傳統的科學級CCD和CMOS相機開始逐漸不能適用空間碎片編目發展要求。

發明內容

基于背景技術描述的問題，本發明提出了一種能記錄時間標識和星象掃描的科學級CCD/CMOS相機，可實現圖像時間標識記錄、圖像采集與處理一體化，避免時間標識和圖像不對應問題。

本發明提供的技術方案為：

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；