一种航空CCD成像系统及飞行器技术方案

本发明专利技术涉及一种航空CCD成像系统，包括CCD传感器，预放电路，A/D转换电路，与预放电路相连接；FPGA电路，与A/D转换电路相连接，用于将数字信号进行非均匀性校正处理后通过其上设置的图像输出接口输出图像信号；RS422通讯接口电路；还包括电源电路；所述CCD传感器及预放电路设置在第一电路板上，所述电源电路设置在第二电路板上，所述FPGA电路、A/D转换电路及RS422通讯接口电路设置在第三电路板上，所述第一电路板、第二电路板及第三电路板之间相互正交排布设置，第一电路板、第二电路板及第三电路板之间分别通过刚挠板相连接。本发明专利技术有效缩小了系统体积，减小了系统重量，同时有效校正图像的非均匀性。

Aerial CCD imaging system and aircraft

The invention relates to an air CCD imaging system, including CCD sensor, pre amplifier circuit, A/D conversion circuit and preamplifier circuit connected; FPGA circuit and A/D conversion circuit is connected for digital signal and image nonuniformity correction processing through the output interface is arranged on the output image signal; RS422 the communication interface circuit; also includes a power supply circuit; the CCD sensor and the pre amplifier circuit is arranged on the first circuit board, the power supply circuit is arranged on the second circuit board, the FPGA circuit, A/D conversion circuit and RS422 communication interface circuit is arranged on the third circuit board, the orthogonal arrangement is arranged between the first the second circuit board, circuit board and the three circuit board, between the first circuit board and the second circuit board and the three circuit board are respectively connected by rigid flex board. The invention effectively reduces the volume of the system, reduces the weight of the system, and effectively corrects the non-uniformity of the image.

【技术实现步骤摘要】
一种航空CCD成像系统及飞行器
本专利技术涉及机载光电成像
，尤其涉及一种航空CCD成像系统及飞行器。
技术介绍
航空相机包括航空侦察相机，航空测绘相机，航空多光谱相机及成像光谱仪，在军事上主要可用于情报搜查、国防监测、变化检测、精确测图和目标指引等等方面，以根据机场跑道、导弹发射井、武器试验场和防御设施等目标的施工情况以及部队集结和武器部署等军事活动准备情况。因此世界许多国家都在积极研制航空相机，进行航空遥感工作。高分辨率航空CCD(chargecoupleddevice)成像侦察相机作为航空相机的一个分支，在军事中应用越来越广泛，尤其是在对重点区域进行详细探测任务中，有着其它相机都不可取代作用。目前，航空CCD成像系统中还存在着诸多不稳定因素，如：(1)CCD焦平面阵列中各探测单元的响应特性不一致；(2)光学系统加工存在装调误差，系统结构繁冗；(3)CCD焦平面输入驱动存在误差；(4)CCD焦平面存在无效探测单元；(5)相机工作温度变化较大；(6)相机读出电路本身非均匀性以及读出电路与探测器耦合的非均匀性会带来图像非均匀性，必须通过校正解决。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术中航空CCD成像系统体积及重量大，图像存在非均匀性的技术问题，提供了一种航空CCD成像系统，一定程度上减小系统的体积和重量，同时有效校正图像的非均匀性。本专利技术的实施例提供了一种航空CCD成像系统，所述CCD成像系统包括：CCD传感器，用于将光信号转换为电信号；预放电路，与CCD传感器连接，用于将CCD传感器输出的电信号进行放大操作；A/D转换电路，与预放电路相连接，用于将放大后的电信号转换为数字信号；FPGA电路，与A/D转换电路相连接，用于将数字信号进行非均匀性校正处理后通过其上设置的图像输出接口输出图像信号；RS422通讯接口电路，用于FPGA电路与外接上位机进行通讯；还包括电源电路，用于给所述CCD成像系统供电；其中，所述FPGA电路，还用于发送CCD时序控制信号给所述CCD传感器，及发送AD控制信号给所述A/D转换电路；所述CCD传感器及预放电路设置在第一电路板上，所述电源电路设置在第二电路板上，所述FPGA电路、A/D转换电路及RS422通讯接口电路设置在第三电路板上，所述第一电路板、第二电路板及第三电路板之间相互正交排布设置，第一电路板、第二电路板及第三电路板之间分别通过刚挠板相连接。优选地，所述FPGA电路嵌入图像均匀性校正算法，用于在实验室条件下通过直径20cm输出均匀辐射源的积分球和通过测量输出辐射亮度的光谱辐亮度计结合所述均匀性校正算法计算校正参数。优选地，所述FPGA电路针对CCD成像系统在十种不同基准光照条件下成像，根据每种光照条件下采集的图像数据计算对应的校正参数。优选地，所述第三电路板上还设有隔离缓冲电路，所述隔离缓冲电路分别于CCD传感器及FPGA电路相连接，用于将FPGA产生的CCD时序控制信号进过电平转换后发送给所述CCD传感器。优选地，所述第二电路板上还设有光耦隔离电路，所述光耦隔离电路与所述FPGA电路相连接，用于隔离输入FPGA电路的机械快门控制信号，同时用于隔离FPGA电路输出的机械快门反馈信号。优选地，所述第一电路板、第二电路板及第三电路板的长×宽为3cm×3cm。优选地，所述电源电路包括多个稳压器，电源电路将输出CCD成像系统中的母线电源通过所述稳压器变换成+1.2V，+2.5V，+5V，+15V，-1.2V的电源。优选地，所述电源电路分别给所述CCD传感器、预放电路、A/D转换电路、FPGA电路及RS422通讯接口电路供电。优选地，所述第三电路板上还设有图像输出电路，所述图像输出电路通过所述图像输出接口与所述FPGA电路相连接，用于将接收到的所述图像信号转化为图像数据进行传输。本专利技术的实施例还提供一种飞行器，所述飞行器搭载了上述的航空CCD成像系统。本专利技术的技术方案与现有技术相比，有益效果在于：通过将所述第一电路板、第二电路板及第三电路板之间相互正交排布设置，相互之间分别通过刚挠板相连接，有效缩小了系统体积，有效减小了系统重量，同时所述FPGA电路中具有图像非均匀性校正功能，有效校正图像的非均匀性，提高常规标定效率。附图说明图1为本专利技术一种实施例的航空CCD成像系统的电路板结构组成示意图；图2为本专利技术一种实施例的航空CCD成像系统的电路结构框图；图3为本专利技术一种实施例的航空CCD成像系统的电源拓扑结构示意图；图中，1-第一电路板；2-第二电路板；3-第三电路板；10-CCD传感器；20-预放电路；30-A/D转换电路；40-隔离缓冲电路；50-FPGA电路；60-图像输出电路；70-RS422通讯接口电路；80-光耦隔离电路；90-电源电路。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。如图2所示，本专利技术的实施例提供了一种航空CCD成像系统，所述CCD成像系统包括CCD传感器10，预放电路20，A/D转换电路30，FPGA电路50，RS422通讯接口电路70，电源电路90；所述CCD传感器10是实现光电转换的核心器件，用于将光信号转换为电信号。本实施例中，优选地，所述CCD传感器10选择美国KODAK公司生产的CCD探测器KAI-1050。其具体参数如下表所示：参数KAI-1050有效像素1024(H)×1024(V)扫描方式逐行光谱响应范围可见光最高帧频(全帧)120帧/秒是否集成驱动电路否是否集成CDS否封装68pinPGA预放电路20，与CCD传感器10相连接，用于将CCD传感器10输出的电信号进行放大处理后，与后端的A/D转换电路进行匹配。CCD传感器输出的模拟信号为CDS(相关双采样)后的信号，输出信号范围为0-500mV。本实施例中，所述预防电路20优选为为TI公司的高速双通道运算放大器OPA2282。A/D转换电路30，与预放电路20相连接，用于将放大后的电信号转换为数字信号。本专利技术的实施例中，根据CCD传感器10的输出动态范围为58dB，故需10位的AD转换器电路进行量化。因此本实施例中，优选地，所述A/D转换电路为AD公司的双通道，采样速率达40MSPS的具有PGA功能的高速模数转换器ADS5204。FPGA电路50，与A/D转换电路30相连接，用于将数字信号进行非均匀性校正处理后通过其上设置的图像输出接口输出图像信号。FPGA是整个系统的控制核心，所述FPGA电路50嵌入图像均匀性校正算法，用于在实验室条件下通过直径20cm输出均匀辐射源的积分球和通过测量输出辐射亮度的光谱辐亮度计结合所述均匀性校正算法计算校正参数。RS422通讯接口电路70，用于FPGA电路50与外接上位机进行通讯；RS422通讯电路完成与上位机系统的通讯。FPGA电路50通过此通讯电路接收控制命令，同时将系统的状态返回给上位机。本实施例中，优选地，所述RS422通讯接口电路70的发送芯片选用型号为DS26LV31T的芯片，所述RS422通讯接口电路70的接收芯片选用型号为DS26LV32AT的芯片，这对芯片采用3.3V供电，不但可以适应3.3V的RS422总线，而且可以兼容5V的RS422差分总线的信号。还包括电源电路90，所用于给所述CCD成像系统供电；其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航空CCD成像系统，其特征在于，所述CCD成像系统包括：CCD传感器，用于将光信号转换为电信号；预放电路，与CCD传感器连接，用于将CCD传感器输出的电信号进行放大操作；A/D转换电路，与预放电路相连接，用于将放大后的电信号转换为数字信号；FPGA电路，与A/D转换电路相连接，用于将数字信号进行非均匀性校正处理后通过其上设置的图像输出接口输出图像信号；RS422通讯接口电路，用于FPGA电路与外接上位机进行通讯；还包括电源电路，用于给所述CCD成像系统供电；其中，所述FPGA电路，还用于发送CCD时序控制信号给所述CCD传感器，及发送AD控制信号给所述A/D转换电路；所述CCD传感器及预放电路设置在第一电路板上，所述电源电路设置在第二电路板上，所述FPGA电路、A/D转换电路及RS422通讯接口电路设置在第三电路板上，所述第一电路板、第二电路板及第三电路板之间相互正交排布设置，第一电路板、第二电路板及第三电路板之间分别通过刚挠板相连接。

【技术特征摘要】
1.一种航空CCD成像系统，其特征在于，所述CCD成像系统包括：CCD传感器，用于将光信号转换为电信号；预放电路，与CCD传感器连接，用于将CCD传感器输出的电信号进行放大操作；A/D转换电路，与预放电路相连接，用于将放大后的电信号转换为数字信号；FPGA电路，与A/D转换电路相连接，用于将数字信号进行非均匀性校正处理后通过其上设置的图像输出接口输出图像信号；RS422通讯接口电路，用于FPGA电路与外接上位机进行通讯；还包括电源电路，用于给所述CCD成像系统供电；其中，所述FPGA电路，还用于发送CCD时序控制信号给所述CCD传感器，及发送AD控制信号给所述A/D转换电路；所述CCD传感器及预放电路设置在第一电路板上，所述电源电路设置在第二电路板上，所述FPGA电路、A/D转换电路及RS422通讯接口电路设置在第三电路板上，所述第一电路板、第二电路板及第三电路板之间相互正交排布设置，第一电路板、第二电路板及第三电路板之间分别通过刚挠板相连接。2.根据权利要求1所述的航空CCD成像系统，其特征在于，所述FPGA电路嵌入图像均匀性校正算法，用于在实验室条件下通过直径20cm输出均匀辐射源的积分球和通过测量输出辐射亮度的光谱辐亮度计结合所述均匀性校正算法计算校正参数。3.根据权利要求2所述的航空CCD成像系统，其特征在于，所述FPGA电路针对CCD成像系统在十种不同基准光照条件下成像，根据每种光照条件下采集的图像数据计算对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕宝林，佟首峰，王德江，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22