本发明涉及空间光学遥感,尤其涉及一种超大幅宽空间相机成像电路系统。
背景技术:
1、随着光学遥感技术的不断发展,以charge-coup led device,电荷耦合器件,简称ccd,或以comp l ementary meta l oxide semiconductor,互补金属氧化物半导体,简称cmos为图像传感器的空间成像系统也日益成熟,但由于图像传感器自身工艺局限,单片图像传感器的像素规模仍难以满足宽幅成像需求,对于有宽幅成像需求的空间相机,仍需要使用多片传感器进行拼接成像来扩展成像幅宽。幅宽指标的日渐提高,导致图像传感器的拼接数量也相应增加,由于每个图像传感器都需要附加的驱动电路和后端处理电路,传感器数量增多必然导致后端电路系统极其庞大。如何合理的进行电路系统设计,适应卫星批量生产需求,降低研制过程中的设计生产调试难度,同时保证成像系统的可扩展性以适应不同项目需求,是亟需解决的关键问题。
2、在传统的遥感卫星系统中,空间光学相机只具备图像采集功能,而图像的存储和处理等功能一般由卫星平台中的其他单机负责,使得卫星系统存在重量体积大、功耗高的不足。随着科技的不断发展,当前卫星系统集成化、小型化的需求也日趋明显,同时将图像的存储和处理等集成到相机电路系统中的趋势也日渐明显。
3、申请号为cn200810239744.3的专利涉及一种空间多光谱线阵ccd遥感器成像电路系统,基于ccd传感器,图像处理单元使用一个fpga控制4片ccd传感器,但由于fpga资源限制,传感器数量无法增加,整个系统的可扩展性受限,整体成像幅宽和性能也无法进一步提高,无法实现大幅宽成像。
4、而申请号为cn201410454207.6的专利涉及一种光学遥感器的电路系统,虽然可以实现大幅宽成像需求,但在功能集成度、系统可靠性和扩展性上存在一下几点明显不足:
5、1)该电路系统基于ccd图像传感器,与当前广泛应用的cmos型传感器在系统体积功耗、开发难度方面并无优势;该发明只涉及图像采集功能,不具备图像存储和处理等功能,整个系统的集成度不高。
6、2)该电路系统采用多个焦面电路单元模块和一个系统控制单元的电路形式。其中,系统控制单元负责整机的二次电源转换功能,这意味着所有焦面电路单元由一个系统控制单元供电;系统控制单元也负责接收卫星平台的指令,并生成n个工作参数指令分别发送至n个焦面电路单元。系统控制单元作为该电路系统的控制核心,当系统控制单元供电或通信功能一旦出现故障,将导致整个电路系统失效,存在明显的可靠性问题。
7、3)电路系统的供电和通信功能全部由系统控制单元负责,如果需求变更需要修改焦面电路单元的数量,那么系统控制单元的硬件和软件都需要进行相应修改,影响电路系统的扩展性。
8、4)该电路系统的一个焦面电路单元包含2片ccd传感器和对应的信号处理电路,共用一个二次电源处理电路;而一个二次电源处理电路存在单点可靠性风险,且图像传感器电路为高速电路,共用一套电源处理电路极易导致传感器供电相互干扰,进而引起图像质量问题。
9、5)该电路系统缺乏高速链路的汇总功能,n个焦面电路单元就有n个高速数字图像信号输出通道,这就要求卫星数传分系统设计有n个对应的图像输入通道,如果需求变更修改焦面电路单元的数量,那么卫星平台也需要进行相应更改,这将严重影响系统的适配性和可扩展性。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明提供了一种超大幅宽空间相机成像电路系统,克服上述现有技术中存在的技术问题。
2、为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
3、一种超大幅宽空间相机成像电路系统,包括:n个成像单元电路、数据路由电路和供电通信互联电路;n≥1;
4、卫星平台与所述供电通信互联电路供电和通信连接;
5、其中,所述数据路由电路和n个所述成像单元电路均与所述供电通信互联电路的供电接口信号电气导线连接,所述供电通信互联电路用于转接卫星平台的二次电源至n个所述成像单元电路和所述数据路由电路;
6、所述数据路由电路中包括两个数据接口:对内高速数据接口和对外高速数据接口;对内高速数据接口与n个所述成像单元电路连接,接收每个所述成像单元电路发送的图像数据,并汇总;对外高速数据接口与卫星平台的数传系统连接,发送汇总后的图像数据。
7、优选的,每个所述成像单元电路均由信号处理电路和传感器电路组成;
8、在每个所述成像单元电路中所述传感器电路通过柔性pcb与所述信号处理电路连接,以使所述传感器电路通过所述信号处理电路实现与所述数据路由电路的通信连接;
9、所述成像单元电路的电路设计与技术状态一致,以使任意一个成像单元电路可插拔替代相机成像电路系统中其他成像单元电路。
10、优选的,所述信号处理电路由fpga芯片和第一外围电路构成;其中,第一外围电路包括:ssd固态存储电路、图像处理电路、供电电路和通信电路;
11、所述fpga芯片通过柔性pcb与传感器电路中的图像传感器连接,用于实现高速图像处理算法、数据缓冲和传输控制;
12、所述ssd固态存储电路与所述fpga芯片以及所述图像处理电路连接,用于实现存储fpga芯片传输的数据和存储图像处理电路传输数据;
13、所述图像处理电路与fpga芯片连接,用于实现对传感器电路传输的图像进行处理;
14、供电电路和通信电路均与所述供电通信互联电路供电和通信连接,用于实现成像单元电路的供电和通信。
15、优选的,所述对内高速数据接口和对外高速数据接口均采用fpga芯片内部的高速serdes接口。
16、优选的,所述相机成像电路系统与卫星平台的通信接口为can总线,具体地:
17、所述数据路由电路和n个所述成像单元电路,均通过所述供电通信互联电路的通信接口与卫星平台的同一条can总线通信连接,以使节点通信级别相同,数据路由电路和n个成像单元电路同时与卫星平台通信。
18、优选的,所述数据路由电路中fpga芯片数量为两个,包括:第一备用fpga芯片和第二备用fpga芯片;
19、第一备用fpga芯片和第二备用fpga芯片均与成像单元电路之间通过第一备用fpga芯片内置的高速serdes接口和第二备用fpga芯片内置的高速serdes接口进行互联。
20、经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明公开提供了一种超大幅宽空间相机成像电路系统,在实现图像采集功能的同时,采用分布冗余的图像存储和处理电路,显著提高系统的可靠性,提高卫星的集成度,降低卫星体积、重量和功耗。与现有技术相比,本发明相机成像电路系统的复杂度明显降低,内部功能单元拓扑简单、耦合度低,具备更高的可扩展性。
1.一种超大幅宽空间相机成像电路系统,其特征在于,包括:n个成像单元电路、数据路由电路和供电通信互联电路;n≥1;
2.根据权利要求1所述的相机成像电路系统,其特征在于,每个所述成像单元电路均由信号处理电路和传感器电路组成;
3.根据权利要求2所述的相机成像电路系统,其特征在于,所述信号处理电路由fpga芯片和第一外围电路构成;其中,第一外围电路包括:ssd固态存储电路、图像处理电路、供电电路和通信电路;
4.根据权利要求3所述的相机成像电路系统,其特征在于,所述对内高速数据接口和对外高速数据接口均采用fpga芯片内部的高速serdes接口。
5.根据权利要求1所述的相机成像电路系统,其特征在于,所述相机成像电路系统与卫星平台的通信接口为can总线,具体地:
6.根据权利要求3所述的相机成像电路系统,其特征在于,所述数据路由电路中fpga芯片数量为两个,包括:第一备用fpga芯片和第二备用fpga芯片;