一种小像元尺寸CMOS传感器遥感成像系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种小像元尺寸CMOS传感器遥感成像系统，包括控制器和多台向控制器传送原始图像数据的相机，为相机提供供电与控制信号的控制器通过线缆与每台相机连接，并对原始图像数据进行压缩；控制器包括图像压缩电路板和电源电路板，两块电路板通过板间连接器进行连接；相机包括焦面电路板和信号处理电路板，两块电路板通过板间连接器进行连接。本实用新型专利技术将图像压缩电路板和电源电路板构成控制器，可同时连接多台由焦面电路板和信号处理电路板构成的相机，相比传统形式，实现了轻量化设计和更高的可靠性设计。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于空间光学遥感
，设计一种小像元尺寸CMOS传感器遥感成像系统。
技术介绍
随着人类进入空间、利用空间能力的不断增强，人类已经历进入空间、利用空间、监视空间的阶段，正步入控制空间的时代。随着现代空间探索和空间资源利用的需要，尤其是深空探测中对星体地形地貌和星体表面资源探测的需要，对大视场、高分辨率的小型化成像遥感器的需求越来越迫切，然而传统的成像遥感器系统已经逐渐满足不了这样的需求。空间遥感成像系统根据观测目标一般使用不同的设计。对地观测可见光成像遥感系统，由于卫星和地球有固定的相对位移且成像距离一般在百公里以上，一般使用大口径长焦距的推扫式CCD相机，重量一般在百千克以上，机械、电、热等接口复杂；用于天文观测的天基望远成像系统，观测目标距离一般以天文单位计，一般使用大口径的全反射式光写系统，配合复杂的电路设计，较对地观测系统结构更为复杂。对于传统的对地观测和天文观测可见光成像遥感系统，系统复杂，体积和质量大，限制了在深空探测中的应用，深空探测探索目标为地外星体，目前国际上已开展的深空探测多针对月球、太阳系的其他行星，深空探测的目标距地球远，对成像系统的小型化和轻量化提出了更高的要求，电路结构简单的CMOS面阵相机开始应用于空间监测。国外开展的月球、火星、小行星和彗星探测都携带了小型的CMOS传感器遥感成像系统，我国目前开展的深空探测项目也使用了 CMOS传感器遥感成像系统，但据了解，目前使用的CMOS器件像元尺寸都在5 μ m以上。传统形式下，如图1，一台相机由焦面电路板、信号处理电路板、图像压缩电路板和电源电路板构成；如果需要两台相机相互备份，在电路上需要八块电路板；若要实现不同的遥感目的需要N台相机，需要4XN块电路板，在确保可靠性基础上，设备较重，影响航天发射成本。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是:为克服现有技术的不足，提供一种小像元尺寸CMOS传感器遥感成像系统，以提高相机的可靠性，实现成像系统的轻量化设计。本技术的技术解决方案是:一种小像元尺寸CMOS传感器遥感成像系统，包括控制器和多台向控制器传送原始图像数据的相机，为相机提供供电与控制信号的控制器通过线缆与每台相机连接，并对原始图像数据进行压缩；控制器包括图像压缩电路板和电源电路板，两块电路板通过板间连接器进行连接；相机包括焦面电路板和信号处理电路板，两块电路板通过板间连接器进行连接，焦面电路板实现由光信号向电信号的转换，将转换得到的电信号传输到信号处理电路板；信号处理板为焦面电路板提供驱动信号及成像模式控制，并将由焦面电路板得到的电信号转换成原始图像数据，并将原始图像数据输出到控制器。图像压缩电路板将相机向控制器传送的原始图像数据进行压缩，电源电路板为控制器的压缩电路板和相机供电。本技术与现有技术相比的优点在于:(I)本技术通过2台或多台相同的相机与控制器连接，相机之间互为备份，提高相机的可靠性；同时与传统的相机设计相比，本技术将相机中的图像压缩电路板和电源电路板单独构成控制器，减少了图像压缩电路板和电源电路板的数量，实现了成像系统的轻量化设计；(2)本技术通过2台或多台不同相机与控制器连接，相机具有不同的视场角、分辨率、帧频等参数，从而在实现轻量化的基础上又能实现不同的遥感目的。【附图说明】图1为传统传感器遥感成像系统示意图；图2为本技术传感器遥感成像系统示意图。【具体实施方式】本技术使用小像元尺寸CMOS传感器配合长焦距高分辨率光学系统，实现高分辨率轻小型化的可见光遥感成像系统，使用一中像元尺寸为3.2 μπι的工业级CMOS传感器，使用该器件设计焦面电路，并设计与之相适应的信号处理电路板、图像压缩电路板和电源电路板，共同组成一种小像元尺寸CMOS传感器遥感成像电路系统。如图2所示，一种小像元尺寸CMOS传感器遥感成像系统，包括控制器和多台向控制器传送原始图像数据的相机，为相机提供供电与控制信号的控制器通过线缆与每台相机连接，并对原始图像数据进行压缩；控制器包括图像压缩电路板和电源电路板，两块电路板通过板间连接器进行连接，图像压缩电路板将相机向控制器传送的原始图像数据进行压缩，电源电路板实现遥感成像系统外部供电电平到系统内部使用电平的转换，为控制器的压缩电路板和相机供电；相机包括焦面电路板和信号处理电路板，两块电路板通过板间连接器进行连接，焦面电路板实现由光信号向电信号的转换，将转换得到的电信号传输到信号处理电路板；信号处理板为焦面电路板提供驱动信号及成像模式控制，并将由焦面电路板得到的电信号转换成原始图像数据，并将原始图像数据输出到控制器。在电源电路板中主要包含DC/DC、EMI和继电器，继电器实现家断电的控制，DC/DC完成一次电源到二次电源电压的转换，EMI为电源提供滤波。这块电路板的功能是:以外部供电母线提供的供电为输入，提供适合相机内部使用的二次电源；对外部供电母线进行滤波，排除外部电源上的干扰；实现设备的加断电控制。焦面电路板主要包含LDO和CMOS传感器两种器件，LDO以电源板提供的二次电为输入，为电源电路板提供不同的供电电压(比如+3.3V、+2.5V、+1.25V)，CM0S需要外部(信号处理电路)提供时钟和驱动信号，输出为多路差分信号。信号处理电路板主要由FPGA、LDO、SDRAM、接口芯片构成。完成对焦面电路板的时序控制；接收焦面电路的差分信号；将数据按照一定格式通过LVDS接口输出，并且可通过总线接口接收遥控指令。图像压缩电路板主要由DSP、LDO、Flash、DDRII和接口芯片构成。完成图像数据的压缩功能，以信号处理板的数据为输入，将压缩后的图像数据作为输出。本技术未公开部分为本领域技术人员公知常识。【主权项】1.一种小像元尺寸CMOS传感器遥感成像系统，其特征在于，包括控制器和多台向控制器传送原始图像数据的相机，为相机提供供电与控制信号的控制器通过线缆与每台相机连接，并对原始图像数据进行压缩； 控制器包括图像压缩电路板和电源电路板，两块电路板通过板间连接器进行连接； 相机包括焦面电路板和信号处理电路板，两块电路板通过板间连接器进行连接，焦面电路板实现由光信号向电信号的转换，将转换得到的电信号传输到信号处理电路板；信号处理板为焦面电路板提供驱动信号及成像模式控制，并将由焦面电路板得到的电信号转换成原始图像数据，并将原始图像数据输出到控制器。2.根据权利要求1所述的一种小像元尺寸CMOS传感器遥感成像系统，其特征在于，图像压缩电路板将相机向控制器传送的原始图像数据进行压缩，电源电路板为控制器的压缩电路板和相机供电。【专利摘要】本技术公开了一种小像元尺寸CMOS传感器遥感成像系统，包括控制器和多台向控制器传送原始图像数据的相机，为相机提供供电与控制信号的控制器通过线缆与每台相机连接，并对原始图像数据进行压缩；控制器包括图像压缩电路板和电源电路板，两块电路板通过板间连接器进行连接；相机包括焦面电路板和信号处理电路板，两块电路板通过板间连接器进行连接。本技术将图像压缩电路板和电源电路板构成控制器，可同时连接多台由焦面电路板和信号处理电路板构成的相机，相比传统形式，实现了轻量化设计和更高的可靠性设计。【IPC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小像元尺寸CMOS传感器遥感成像系统，其特征在于，包括控制器和多台向控制器传送原始图像数据的相机，为相机提供供电与控制信号的控制器通过线缆与每台相机连接，并对原始图像数据进行压缩；控制器包括图像压缩电路板和电源电路板，两块电路板通过板间连接器进行连接；相机包括焦面电路板和信号处理电路板，两块电路板通过板间连接器进行连接，焦面电路板实现由光信号向电信号的转换，将转换得到的电信号传输到信号处理电路板；信号处理板为焦面电路板提供驱动信号及成像模式控制，并将由焦面电路板得到的电信号转换成原始图像数据，并将原始图像数据输出到控制器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张保贵，胡永富，黄长宁，陈超，解静，刘澜涛，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11