空间相机软件在轨重注方法研究与实现

随着计算机技术和软件技术的发展,具有高度自治性和灵活性的实时嵌入式系统在航天领域的应用越来越广泛.对这些嵌入式系统往往具有较高的长时间运行的自治性和可靠性要求,因此,对系统在轨维护能力提出了迫切的需求.针对实时嵌入式系统在轨维护需求,提出了一种基于FPGA的嵌入式系统软件在轨重注方法.     

天问一号高分相机成像噪声分析与抑制

在深空探测中,为了充分利用有限的空间和视场,提出了一台相机同时含有三片线阵TDI CCD思路。为了获得高分辨率、高信噪比的遥感图像数据,针对相机成像链路,分析了影响高分相机信噪比的关键因素,提出了成像系统的串扰模型,并针对各种影响要素提出了改进措施。首先,完全独立设计各个通道,减少通道间的电路耦合。其次,调整垂直转移驱动信号的时间常数,以减小TDI CCD芯片内部的串扰噪声。最后,通过三片探测器物理隔离,减小噪声的近场耦合。对天问一号高分相机进行辐射定标试验,试验结果表明:模拟火星轨道条件,在典型工况条件,太阳高角30度、地面反照率0.2时,TDI CCD全色谱段在积分级数为32级的情况下信噪比即可达到最高115.1倍,满足火星探测的指标要求。     

基于Rabbit 2000的远程网络控制系统设计

简要地介绍了Rabbit 2000微处理器的功能特性以及Dynamic C的软件开发环境,研发了一套以Rabbit 2000微处理器为核心的远程网络控制系统.该控制系统采用了模块化结构,使用UDP协议进行网络通信,通过多种网络数据传输控制算法的综合使用,大大提高了系统的实时性和可靠性,具有较高的性能价格比,在工业控制应用中取得了满意的效果.     

空间TDICCD相机图像压缩的提升小波变换实现技术

空间时间延迟积分电荷耦合器件(TDICCD)相机图像压缩2维(2-D)离散小波变换模块的基于常用硬件实现方法实现效率低,为此提出一种适于电荷耦合器件(CCD)图像的(128,N)快速2-D提升小波实现结构. 在CCD图像行方向上,采用16个提出的1维(1-D)行提升小波变换模块快速实现结构并行分解图像,每个模块采用4个延时寄存器的值作为中间值并用2步预测更新步骤融合的结构来计算行小波系数;在行小波系数的列方向上,提出了一种基于多路复用技术的(32,16)列提升小波变换结构,最终实现了2-D提升小波变换. 结果表明,2-D提升小波变换模块能快速稳定地工作,分解1帧图像仅需60.198μs,与传统方法相比,节省时间达到49.90%,节省逻辑资源10.71%,节省寄存器资源11.80%,节省存储器资源12.98%,有效地解决了CCD图像压缩小波变换硬件实现效率低的问题.     

临界角法检焦系统的设计

利用临界角法检焦具有分辨力高、损失光能小、结构简单、系统调试容易的特点设计了亚微米级检焦系统.介绍了临界角法离焦检测的基本原理,通过合理假设,利用菲涅尔公式和高斯光学公式得到了离焦误差信号的计算公式.实验采用单光路临界角法,利用He-Ne激光器、临界角棱镜、四象限光电探测器、信号采样电路、数据采集卡等元器件组成离焦检测系统,实现离焦信号的提取;通过数字滤波、归一化处理等技术得到离焦误差信号(FES),以此获得FES的大小和变化趋势与离焦量的关系曲线.实验表明,临界角法探焦系统静态分辨力＜15 nm、线性范围可达±4 μm,满足亚微米级检焦系统的设计要求.     

适于航空面阵CCD相机的H.264编码帧内预测算法

为了提高H.264中帧内预测压缩编码效率,提出一种适于航空面阵CCD相机应用的H.264的新的帧内预测模式。其基本思想为:一个块中的每个像素预测值使用周围像素和权重采用一个N阶线性预测器计算得到,而权重值是由重构像素中与待编码像素的邻近块计算得到,可参考的邻近块使用l1范数评估。而权重值并不需要传输到解码器中而耗用大量时间。在H.264参考软件JM17.6上的实验结果表明,本文提出的帧内预测算法具有很好的率失真(RD)性能,与标准H.264帧内预测算法比较,对于图像而言,PSNR增加了0.57~0.17dB,比特率减少了9.71~3.94%;对于CIF格式视频序列,PSNR增加了0.05~0.14dB,比特率减少了1.23~1.52%;对于720p50格式视频序列,PSNR增加了0.01~0.05dB,比特率减少了0.25~0.47%。因此,本文算法非常适于航空面阵CCD相机的应用。     

一种基于临界角法检焦系统的设计

临界角法检焦是利用光波在临界角附近的反射特性来检测聚焦状态,它具有分辨力高、损失光能小、结构简单、系统调试容易的特点,是亚微米级离焦检测的首选方法之一。根据菲涅尔公式,并通过合理假设,利用高斯光学公式可以得到离焦误差信号的计算公式。实验采用单光路临界角法,利用He-Ne激光器、临界角棱镜、四象限光电探测器、信号采样电路、数据采集卡等元器件组成了离焦检测系统,实现了离焦信号的提取;通过数字滤波、归一化处理等技术得到离焦误差信号（FES）,以此获得了FES的大小和变化趋势与离焦量的关系曲线,为临界角法离焦检测系统的工程实现提供了参考。     

一种大视场TDICCD相机的多传感器图像配准方法

某大视场TDICCD相机采用多片TDICCD拼接,多通道输出全色和多光谱遥感图像,为了获得良好的融合和拼接效果,本文提出了一种基于双线性插值的空域互相关配准方法。首先,应用双线性插值算法对多光谱各谱段图像进行放大,得到和全色图像相同大小的多光谱图像。然后,采用空域互相关配准方法对多光谱各谱段图像和全色图像进行配准,并对有重叠像元的两通道图像进行拼接。实验结果表明,本文方法快速,抗噪性和鲁棒性较高,使大视场TDICCD相机多通道遥感图像配准取得了良好的效果。     

科学级TDI-CCD相机噪声抑制及实现

为提高科学级TDI-CD相机的工作性能,简要分析TDI-CCD视频信号的噪声和解决方法;给出TDI-CCD相机视频处理电路各个组成部分的设计,利用FPGA设计科学级TDI-CCD相机并进行动态实验及辐射定标实验。实验结果表明,该视频处理电路在本身引入噪声较小的同时,有效地抑制了TDI-CCD的噪声,获得较好的图像;数据输出速率在55MHz时,整机信噪比(S/N)在51dB以上。