一种基于数字化焦平面的星载视频电子学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字化焦平面的星载视频电子学系统，包括：通过串行总线级联的管理控制模块、数字化焦平面模块和图像处理模块；管理控制模块，用于将整星指令解译成相机状态数据；将卫星数据、导航数据和相机状态数据合并后发送给各数字化焦平面模块；数字化焦平面模块，用于产生图像数据；将卫星数据、导航数据、相机状态数据、图像数据和焦面测试数据合并后发送给图像处理模块；图像处理模块，用于根据相机状态数据对图像数据进行更新，得到更新图像数据；将卫星数据、导航数据、相机状态数据、焦面测试数据、更新图像数据和算法测试数据合并后发送给数传系统。通过本发明专利技术实现了高分辨率相机视频电子学的轻、小型化和低功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字化焦平面的星载视频电子学系统
本专利技术属于遥感相机
，尤其涉及一种基于数字化焦平面的星载视频电子学系统。
技术介绍
一般情况下，高分辨率遥感相机主要分为指令控制模块、积分管理模块、焦平面模块和信号处理模块。四个模块互相作用，互有通讯接口。管理控制组件接收卫星平台的卫星数据和导航数据以及指令信息，将指令信息解译后将控制指令转发给积分管理模块。积分管理模块发送时钟、级数、增益信号等分别发送给焦平面模块和信号处理模块。焦平面模块发送CCD(ChargeCoupledDevice，CCD，电荷耦合元件)模拟信号给信号处理模块，信号处理模块进行AD(Analog/Digital，模拟/数字信号)量化后进行相应算法更新。该方式在郑亮亮发表的《一种TDICCD成像的高速视频电路的设计与实现》和韩志学发表的《一种高速高分辨率遥感相机全色多光谱焦平面电路设计》文章中进行了详细的说明。CCD模块与前置放大器放在焦平面处，通过同轴电缆实现模拟信号的长距离传输。因此整个视频电子学数据流过程呈三角形互联，接口冗余，不易于模块的灵活配置和有用信息的可靠性传输。目前国内遥感相机，尤其在可见光高分领域，分辨率早已经达到亚米级水平，且仍旧使用了传统电子学架构。该类相机由于对应的CCD模块通道数量增多，模拟信号频率大幅提高，因此其功耗和体积变得十分庞大。上述方式下的焦平面模拟信号采用铜轴电缆方式传输，电缆长度限制了模拟信号的传输质量，引入了多余噪声。过多的数据接口和复杂的电缆连接无法满足遥感相机小型化、低功耗的需求。因此迫切需要一种能够减少接口、提高传输效率和成像质量的新型电子学系统。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于数字化焦平面的星载视频电子学系统，以实现高分辨率相机视频电子学的轻、小型化和低功耗。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种基于数字化焦平面的星载视频电子学系统，包括：通过串行总线级联的管理控制模块、数字化焦平面模块和图像处理模块；管理控制模块，用于接收卫星平台下传的卫星数据、导航数据和整星指令；以及，将整星指令解译成相机状态数据；以及，将卫星数据、导航数据和相机状态数据合并后发送给各数字化焦平面模块；数字化焦平面模块，用于接收管理控制模块发送的卫星数据、导航数据和相机状态数据；以及，获取焦面测试数据；以及，生成电荷转移信号，根据电荷转移信号产生图像数据；以及，将卫星数据、导航数据、相机状态数据、图像数据和焦面测试数据合并后发送给图像处理模块；图像处理模块，用于接收数字化焦平面模块发送的卫星数据、导航数据、相机状态数据、图像数据和焦面测试数据；以及，根据相机状态数据对图像数据进行更新，得到更新图像数据；以及，获取算法测试数据；以及，将卫星数据、导航数据、相机状态数据、焦面测试数据、更新图像数据和算法测试数据合并后发送给数传系统。在基于数字化焦平面的星载视频电子学系统中，图像处理模块，还用于将算法遥测发送给数字化焦平面模块；数字化焦平面模块，还用于确定电源遥测；以及，接收图像处理模块发送的算法遥测；以及，将算法遥测和电源遥测合并后发送给管理控制模块；管理控制模块，还用于确定指令遥测；以及，接收数字化焦平面模块发送的算法遥测和电源遥测，以及，将算法遥测、电源遥测和指令遥测合并后发送给卫星平台。在基于数字化焦平面的星载视频电子学系统中，数字化焦平面模块，还用于：根据相机状态数据进行状态更新，根据状态信息确定焦面电路的工作点。在基于数字化焦平面的星载视频电子学系统中，管理控制模块在将整星指令解译成相机状态数据时，包括：以16位或32位二进制码格式接收整星指令，得到整星指令对应的二进制数据；其中，所述整星指令，包括：积分时间指令、增益指令、级数选择指令、算法开关指令和采样点指令；从二进制数据中提取出地址位和指令位；根据提取出的地址位的值，确定所述整星指令的类型；根据整星指令的类型和指令位，进行二进制数据写入，得到相机状态数据。在基于数字化焦平面的星载视频电子学系统中，数字化焦平面模块在生成电荷转移信号，根据电荷转移信号产生图像数据时，包括：生成探测器所需的电荷转移信号；其中，电荷转移信号通过高低电平控制探测器内部电荷阱的改变；读取电荷转移信号中的电荷，对电荷进行放大和AD量化处理后，得到图像数据。在基于数字化焦平面的星载视频电子学系统中，图像处理模块在根据相机状态数据对图像数据进行更新，得到更新图像数据时，包括：对图像数据进行图像预处理；其中，所述图像预处理，包括：电平嵌位处理、不一致性校正处理和通道量化不一致校正处理；根据相机状态数据对预处理后的图像数据进行更新处理，得到更新图像数据；其中，所述更新处理，包括：数字滤波处理、MTF优化处理、图像复原处理、图像增强处理、目标识别处理、云判处理和数据压缩处理中的至少一种。在基于数字化焦平面的星载视频电子学系统中，管理控制模块，包括：指令解析电路、供配电管理电路、调焦管理电路、视频管理电路、第一串行接收电路和第一串行发送电路；第一串行接收电路，用于接收卫星平台下传的卫星数据、导航数据和整星指令；以及，接收数字化焦平面模块发送的算法遥测和电源遥测；指令解析电路，用于对整星指令进行解译，得到相机状态数据；以及，根据整星指令的类型，将相机状态数据下发至供配电管理电路、调焦管理电路和视频管理电路；供配电管理电路，用于产生继电器动作所需要的脉冲信号，以控制数字化焦平面模块和图像处理模块的供电；调焦管理电路，用于接收调焦指令，根据调焦指令生成调焦芯片所须的时序信号；视频管理电路，用于对卫星数据、导航数据和相机状态数据进行数据流整合，生成第一总线式串行数据；以及，对算法遥测、电源遥测和指令遥测进行数据流整合，生成第二总线式串行数据；第一串行发送电路，用于将第一总线式串行数据下发给各数字化焦平面模块；以及，将第二总线式串行数据发送给卫星平台。在基于数字化焦平面的星载视频电子学系统中，数字化焦平面模块，包括：第二串行接收电路、CCD时序发生电路、功率驱动电路、运放电路、AD量化电路、第二串行发送电路和CCD模块；第二串行接收电路，用于接收管理控制模块发送的卫星数据、导航数据和相机状态数据，通过二次解析得到焦平面工作参数；以及，接收图像处理模块发送的算法遥测；CCD时序发生电路，用于产生CCD模块工作所需的时序信号；功率驱动电路，用于对时序信号进行功率放大，将功率放大后的时序信号发送给CCD模块；CCD模块，用于根据功率放大后的时序信号，产生模拟信号，将模拟信号发送给运放电路；运放电路，用于对模拟信号进行放大和滤波处理，得到预处理后的模拟信号；AD量化电路，用于对预处理后的模拟信号进行AD量，得到图像数据；第二串行发送电路，用于将卫星数据、导航数据、相机状态数据、焦面测试数据、更新图像数据和算法测试数据合并后发送给数传系统；以及，将算法遥测和电源遥测合并后发送给管理控制模块。本专利技术具有以下优点：(1)本本专利技术优化了电子学系统数据流的拓补结构，取消了原来的积分管理模块，将成像电子学系统重新划分为三个模块：管理控制模块、数字化焦平面模块、图像处理模块。重新定义了三个模块的功能结构。管理控制模块负责收发和解析卫星平台数据，提供电源和电机控制。数字化焦面电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于数字化焦平面的星载视频电子学系统，其特征在于，包括：通过串行总线级联的管理控制模块、数字化焦平面模块和图像处理模块；管理控制模块，用于接收卫星平台下传的卫星数据、导航数据和整星指令；以及，将整星指令解译成相机状态数据；以及，将卫星数据、导航数据和相机状态数据合并后发送给各数字化焦平面模块；数字化焦平面模块，用于接收管理控制模块发送的卫星数据、导航数据和相机状态数据；以及，获取焦面测试数据；以及，生成电荷转移信号，根据电荷转移信号产生图像数据；以及，将卫星数据、导航数据、相机状态数据、图像数据和焦面测试数据合并后发送给图像处理模块；图像处理模块，用于接收数字化焦平面模块发送的卫星数据、导航数据、相机状态数据、图像数据和焦面测试数据；以及，根据相机状态数据对图像数据进行更新，得到更新图像数据；以及，获取算法测试数据；以及，将卫星数据、导航数据、相机状态数据、焦面测试数据、更新图像数据和算法测试数据合并后发送给数传系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于数字化焦平面的星载视频电子学系统，其特征在于，包括：通过串行总线级联的管理控制模块、数字化焦平面模块和图像处理模块；管理控制模块，用于接收卫星平台下传的卫星数据、导航数据和整星指令；以及，将整星指令解译成相机状态数据；以及，将卫星数据、导航数据和相机状态数据合并后发送给各数字化焦平面模块；数字化焦平面模块，用于接收管理控制模块发送的卫星数据、导航数据和相机状态数据；以及，获取焦面测试数据；以及，生成电荷转移信号，根据电荷转移信号产生图像数据；以及，将卫星数据、导航数据、相机状态数据、图像数据和焦面测试数据合并后发送给图像处理模块；图像处理模块，用于接收数字化焦平面模块发送的卫星数据、导航数据、相机状态数据、图像数据和焦面测试数据；以及，根据相机状态数据对图像数据进行更新，得到更新图像数据；以及，获取算法测试数据；以及，将卫星数据、导航数据、相机状态数据、焦面测试数据、更新图像数据和算法测试数据合并后发送给数传系统。2.根据权利要求1所述的基于数字化焦平面的星载视频电子学系统，其特征在于，图像处理模块，还用于将算法遥测发送给数字化焦平面模块；数字化焦平面模块，还用于确定电源遥测；以及，接收图像处理模块发送的算法遥测；以及，将算法遥测和电源遥测合并后发送给管理控制模块；管理控制模块，还用于确定指令遥测；以及，接收数字化焦平面模块发送的算法遥测和电源遥测，以及，将算法遥测、电源遥测和指令遥测合并后发送给卫星平台。3.根据权利要求1所述的基于数字化焦平面的星载视频电子学系统，其特征在于，数字化焦平面模块，还用于：根据相机状态数据进行状态更新，根据状态信息确定焦面电路的工作点。4.根据权利要求1所述的基于数字化焦平面的星载视频电子学系统，其特征在于，管理控制模块在将整星指令解译成相机状态数据时，包括：以16位或32位二进制码格式接收整星指令，得到整星指令对应的二进制数据；其中，所述整星指令，包括：积分时间指令、增益指令、级数选择指令、算法开关指令和采样点指令；从二进制数据中提取出地址位和指令位；根据提取出的地址位的值，确定所述整星指令的类型；根据整星指令的类型和指令位，进行二进制数据写入，得到相机状态数据。5.根据权利要求1所述的基于数字化焦平面的星载视频电子学系统，其特征在于，数字化焦平面模块在生成电荷转移信号，根据电荷转移信号产生图像数据时，包括：生成探测器所需的电荷转移信号；其中，电荷转移信号通过高低电平控制探测器内部电荷阱的改变；读取电荷转移信号中的电荷，对电荷进行放大和AD量化处理后，得到图像数据。6.根据权利要求1所述的基于数字化焦平面的星载...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁楠，吴淞波，于双江，李坤，郑君，苏健，龚敬，于正阳，申才立，李鑫，曹伟，李辰，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11