一种支持多自由度像移补偿功能的CCD驱动系统技术方案

本申请属于航空航天技术领域，提供一种支持多自由度像移补偿功能的CCD驱动系统，包括飞机总线、与飞机总线连接的相机控制器，还包括第一渐变式像移时序发生器、第一水平驱动电路、第一垂直驱动电路、第一面阵CCD探测器、第一探测器前端信号处理模块；第二渐变式像移时序发生器、第二水平驱动电路、第二垂直驱动电路、第二面阵CCD探测器、第二探测器前端信号处理模块；多自由度像移补偿图像接口模块、多自由度像移补偿图像配准模块、多自由度像移补偿图像融合模块、多自由度像移补偿图像记录仪、地面情报处理模块；本申请在不额外增加系统复杂度及部件的基础上，实现航空相机多自由度补偿功能，且能够降低成像系统质量、体积、功耗、成本的优势。成本的优势。成本的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种支持多自由度像移补偿功能的CCD驱动系统


[0001]本申请涉及航空航天
，特别涉及一种支持多自由度像移补偿功能的CCD驱动系统。

技术介绍

[0002]在侦察过程中，侦察机为躲避敌方雷达的监视，需要做高速低空飞行。低空高速飞行大大提高飞机自身的战场生存能力和纵深侦察监视能力，但这时航空成像的靶面上会出现严重像移，导致航空成像模糊，像移的存在极大的影响了相机成像质量，使航摄图像的分辨率明显下降。当存在像移时拍摄到的目标轮廓不清晰，目标和周围背景间存在着或大或小的过渡区，它随像移的增大而扩大，当过渡区到达一定程度时就会导致相邻两目标的成像互相交叠甚至不能分辨。侦察飞机的飞行姿态除了进行前向飞行外，还会根据技战术的需求进行调整，如：俯仰、偏航和横滚以及复合多自由度运动。对应不同的飞行姿态，影像在靶面上会留下不同的像移轨迹。因此，对载机飞行姿态产生的姿态角进行补偿具有重要意义。针对载机飞行姿态对航空相机成像性能的影响和载机飞行姿态补偿方面，国内外学者已经对此展开了相关研究。由于航空相机的用途特殊，国外研究中有关平台姿态像移补偿的相关资料保密较严，相关文献介绍有限。
[0003]目前发展起来的像移补偿方法主要从三个角度出发：一是采用电子学手段，研制具有时间延迟积分(Time Delay and Integration，TDI)功能的CCD器件，针对具体CCD器件采用电荷转移驱动技术来控制积分时间内CCD的电荷转移速度,就可以进行像移补偿；二是对图像处理算法进行研究，通过后期图像处理实现模糊图像的清晰化或纠正像旋转，但是会损失图像信息；三是采用运动控制技术，通过控制惯性稳定平台、扫描反射镜、快速反射镜等来补偿运动成像引起的像移。这种方法对结构精度、可靠性、稳定性的要求非常高。
[0004]国内外航空相机针对相机补偿方法是利用机械、光学、图像、电子式像移补偿方法，机械、光学补偿系统会大幅增加航空相机的重量及体积；图象式像移补偿方法是一种事后补偿方法，无法具有实时性。目前报道的电子式像移补偿方法主要是利用TDICCD进行前向像移补偿及阶梯式分块补偿航空异速像移，而对航空相机横滚、俯仰、偏航及以上复合的多自由度运动没有给出一个好的解决方案，严重制约了像移补偿技术及高端CCD(支持横滚、俯仰、偏航及复合多自由度动态运动片上补偿CCD)的研制。

技术实现思路

[0005]有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种支持多自由度像移补偿功能的CCD驱动系统，可对航空相机多自由度运动如偏航、横滚、俯仰产生的像移进行电子式补偿，可克服目前航空相机不具有多自由度电子式像移补偿的缺点。
[0006]为实现上述目的，本申请采用下述技术方案：
[0007]一种支持多自由度像移补偿功能的CCD驱动系统，包括飞机总线、与所述飞机总线连接的相机控制器，
[0008]还包括第一渐变式像移时序发生器、第一水平驱动电路、第一垂直驱动电路、第一面阵CCD探测器、第一探测器前端信号处理模块；
[0009]第二渐变式像移时序发生器、第二水平驱动电路、第二垂直驱动电路、第二面阵CCD探测器、第二探测器前端信号处理模块；
[0010]多自由度像移补偿图像接口模块、多自由度像移补偿图像配准模块、多自由度像移补偿图像融合模块、多自由度像移补偿图像记录仪、地面情报处理模块；
[0011]所述第一渐变式像移时序发生器和所述第二渐变式像移时序发生器分别与所述相机控制器连接，所述第一渐变式像移时序发生器连接所述第一水平驱动电路和所述第一垂直驱动电路，所述第一水平驱动电路和所述第一垂直驱动电路连接所述第一面阵CCD探测器，所述第一面阵CCD探测器连接所述第一探测器前端信号处理模块；所述第二渐变式像移时序发生器连接所述第二水平驱动电路和所述第二垂直驱动电路，所述第二水平驱动电路和所述第二垂直驱动电路连接所述第二面阵CCD探测器，所述第二面阵CCD探测器连接所述第二探测器前端信号处理模块；
[0012]所述第一探测器前端信号处理模块和所述第二探测器前端信号处理模块分别连接所述多自由度像移补偿图像接口模块，所述多自由度像移补偿图像接口模块、所述多自由度像移补偿图像配准模块、所述多自由度像移补偿图像融合模块、多自由度像移补偿图像记录仪、地面情报处理模块依次连接。
[0013]进一步的，还包括透镜、分光棱镜、第一透镜和第二透镜，所述分光棱镜呈45
°
设置，入射光线经所述透镜入射至所述分光棱镜后，分别透射至所述第一透镜和反射至所述第二透镜。
[0014]进一步的，所述第一面阵CCD探测器和所述第二面阵CCD探测器垂直正交放置，电荷转移方向互相垂直。
[0015]进一步的，还包括第一机械快门和第二机械快门，所述第一机械快门与所述第一面阵CCD探测器连接，所述第二机械快门与所述第二面阵CCD探测器连接。
[0016]进一步的，所述飞机总线提供飞机飞行参数、面阵CCD相机参数、探测器参数；所述相机控制器用于根据接收到的飞机参数、面阵CCD相机参数、及第一面阵CCD探测器及第二面阵CCD探测器信息计算出用于航空相机多自由度高动态像移补偿的任务参数并将任务参数发送给第一渐变式像移补偿时序发生器、第二渐变式像移补偿时序发生器。
[0017]进一步的，所述第一渐变式像移时序发生器、所述第二渐变式像移时序发生器产生驱动渐变式电荷运动转移的像移补偿驱动时序，以及不进行像移补偿时候所述第一面阵CCD探测器及所述第二面阵CCD探测器所需垂直驱动时序、水平驱动时序。
[0018]进一步的，所述第一水平驱动电路和第二水平驱动电路用于对接收到的水平时序信号及水平方向电荷转移驱动时序进行放大、平移，产生将水平时序放大为足够电压和电流驱动能力的驱动电平信号；所述第一垂直驱动电路和所述第二垂直驱动电路用于对接收到的垂直时序信号及垂直方向驱动时序进行放大平移，产生将垂直时序放大为足够电压和电流驱动能力的驱动电平信号。
[0019]进一步的，所述第一面阵CCD探测器和所述第二面阵CCD探测器分别对探测场景成像，分别补偿在所述第一面阵CCD探测器和所述第二面阵CCD探测器电荷转移方向的像移。
[0020]进一步的，所述第一探测器前端信号处理模块和所述第二探测器前端信号处理模
块将所述第一面阵CCD探测器和所述第二面阵CCD探测器输出的模拟信号进行相关双采样、可控增益放大、暗电平箝位补偿和模数转换；
[0021]所述多自由度像移补偿图像接口模块接口电路负责将模数转换器产生的数字图像信号输出；所述多自由度像移补偿图像配准模块用于将第一面阵CCD探测器和所述第二面阵CCD探测器补偿后的图像进行配准；所述多自由度像移补偿图像融合模块将配准后像移补偿图像进行融合；所述多自由度像移补偿图像记录仪将补偿后的图像进行存储，并传输至所述地面情报处理系统；用户根据所述地面情报处理系统浏览、分析像移补偿后的图像。
[0022]进一步的，所述飞机总线为ASM总线；所述相机控制器利用单片机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种支持多自由度像移补偿功能的CCD驱动系统，其特征在于，包括飞机总线、与所述飞机总线连接的相机控制器；还包括第一渐变式像移时序发生器、第一水平驱动电路、第一垂直驱动电路、第一面阵CCD探测器、第一探测器前端信号处理模块；第二渐变式像移时序发生器、第二水平驱动电路、第二垂直驱动电路、第二面阵CCD探测器、第二探测器前端信号处理模块；多自由度像移补偿图像接口模块、多自由度像移补偿图像配准模块、多自由度像移补偿图像融合模块、多自由度像移补偿图像记录仪、地面情报处理模块；所述第一渐变式像移时序发生器和所述第二渐变式像移时序发生器分别与所述相机控制器连接，所述第一渐变式像移时序发生器连接所述第一水平驱动电路和所述第一垂直驱动电路，所述第一水平驱动电路和所述第一垂直驱动电路连接所述第一面阵CCD探测器，所述第一面阵CCD探测器连接所述第一探测器前端信号处理模块；所述第二渐变式像移时序发生器连接所述第二水平驱动电路和所述第二垂直驱动电路，所述第二水平驱动电路和所述第二垂直驱动电路连接所述第二面阵CCD探测器，所述第二面阵CCD探测器连接所述第二探测器前端信号处理模块；所述第一探测器前端信号处理模块和所述第二探测器前端信号处理模块分别连接所述多自由度像移补偿图像接口模块，所述多自由度像移补偿图像接口模块、所述多自由度像移补偿图像配准模块、所述多自由度像移补偿图像融合模块、多自由度像移补偿图像记录仪、地面情报处理模块依次连接。2.根据权利要求1所述的一种支持多自由度像移补偿功能的CCD驱动系统，其特征在于，还包括透镜、分光棱镜、第一透镜和第二透镜，所述分光棱镜呈45
°
设置，入射光线经所述透镜入射至所述分光棱镜后，分别透射至所述第一透镜和反射至所述第二透镜。3.根据权利要求2所述的一种支持多自由度像移补偿功能的CCD驱动系统，其特征在于，所述第一面阵CCD探测器和所述第二面阵CCD探测器垂直正交放置，电荷转移方向互相垂直。4.根据权利要求1所述的一种支持多自由度像移补偿功能的CCD驱动系统，其特征在于，还包括第一机械快门和第二机械快门，所述第一机械快门与所述第一面阵CCD探测器连接，所述第二机械快门与所述第二面阵CCD探测器连接。5.根据权利要求1所述的一种支持多自由度像移补偿功能的CCD驱动系统，其特征在于，所述飞机总线提供飞机飞行参数、面阵CCD相机参数、探测器参数；所述相机控制器用于根据接收到的飞机参数、面阵CCD相机参数、及第一面阵CCD探测器及第二面阵CCD探测器信息计算出用于航空相机多自由度高动态像移补偿的任务参数并将任务参数发送给所述第一渐变式像移补偿时序发生器、所述第二渐变式像移补偿时序发生器。6.根据权利要求1所述的一种支持多自由度像移补偿功能的...

【专利技术属性】
技术研发人员：任航，
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：