紫外数字TDI推扫/凝视双模式成像电路及处理技术研究
发布时间：2022-08-07 20:14
随着空间遥感技术的发展,高分辨率、高灵敏度遥感成像系统成为未来发展的趋势,得到各个国家的高度重视。然而在轨高分辨率卫星驻留时间较小,使得传统推扫成像系统灵敏度下降。为了获得高分辨率、高灵敏度成像效果,本课题设计并实现了一种基于紫外增强型面阵CCD探测器,采用软件开窗技术的紫外数字TDI成像系统,对机载乃至星载高分辨率、高灵敏度紫外成像系统的技术发展具有一定的借鉴意义。本课题在充分研究CCD探测器结构和成像原理的基础上,选用600×480元某面阵CCD探测器构建紫外成像系统。成像系统可以工作在凝视和时间延迟积分（TDI）推扫两种成像模式,用户可以根据需求在两种成像模式中选择切换。对面阵CCD探测器采用软件开窗技术实现数字TDI成像。ADC转换后的图像数据通过LVDS串行输入到FPGA,并在FPGA内部实现片上数字TDI算法。另外,为了适应机载实验平台,本系统实现小型化设计目标。课题以FPGA中MAC核和物理层芯片的方式,实现了千兆以太网数据传输方案。课题完成了紫外数字TDI成像系统的整体设计,并获得了凝视成像和TDI推扫成像结果,通过一系列相关实验验证了系统成像性能,在此基础上,就系统出...
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景与研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 课题主要研究的内容与论文安排
第二章 成像系统指标与总体方案设计
2.1 系统指标要求
2.2 方案分析与比较
2.2.1 探测器的选取
2.2.2 缓存模块选择
2.2.3 数据传输方式的选取
2.2.4 系统控制中核心器件的选取
2.3 系统电子学总体方案
第三章 大视场TDI相机像移对MTF影响分析
3.1 TDI技术概述
3.1.1 模拟TDI概述
3.1.2 数字TDI概述
3.2 空间大视场TDI相机像移对成像系统MTF的影响
3.2.1 偏流角对成像系统MTF的影响
3.2.2 速度失配对成像系统MTF的影响
3.3 仿真分析结果
第四章 成像系统电子学设计
4.1 本设计选用CCD探测器介绍
4.2 CCD探测器外围电路设计
4.2.1 CCD偏置电路设计
4.2.2 CCD驱动电路设计
4.2.3 模拟调理电路设计
4.3 数字信号处理模块设计
4.3.1 LM98640模数转换模块设计
4.3.2 SRAM存储模块设计
4.4 千兆以太网传输模块的设计
4.5 FPGA控制模块设计
第五章 成像系统逻辑设计与上位机实现
5.1 成像系统数字逻辑的总体设计
5.2 CCD探测器驱动设计
5.3 成像数据TDI算法片上实现
5.4 千兆以太网控制逻辑设计
5.5 成像系统上位机设计
第六章 成像系统成像结果分析
6.1 成像系统信噪比测试
6.1.1 TDI技术对成像系统信噪比的影响
6.1.2 系统噪声测试
6.1.3 系统信噪比测试
6.2 系统成像实验
6.3 成像结果分析
第七章 总结与展望
参考文献
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SRAM乒乓操作的数据采集系统的设计[J]. 李芮,李晓,王志斌,王国梁. 济南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[2]椭圆轨道TDI CCD相机像移匹配计算与成像验证[J]. 胡燕,金光,常琳,杨秀彬. 光学精密工程. 2014(08)
[3]日盲紫外探测技术在空间预警中的应用[J]. 李想,王恒茂,曹汛,闫锋,郑国宪,彭宏刚,阮宁娟,刘兆军. 航天返回与遥感. 2014(04)
[4]基于数字TDI技术的红外成像系统设计[J]. 谢宝蓉,冯书谊,方彩婷,张宁. 红外技术. 2013(04)
[5]紫外探测技术的应用与进展[J]. 杨杰. 光电子技术. 2011(04)
[6]紫外成像检测技术及其在电气设备电晕放电检测中的应用![J]. 王少华,梅冰笑,叶自强,罗盛. 高压电器. 2011(11)
[7]CMOS与CCD性能及高清应用比较[J]. 石东新,傅新宇,张远. 通信技术. 2010(12)
[8]ARM处理器与嵌入式系统[J]. 沈建华. 单片机与嵌入式系统应用. 2010(11)
[9]TDI-CCD相机成像电路设计[J]. 曲洪丰,王晓东,吕宝林,孙慧. 光机电信息. 2010(09)
[10]Flash存储技术[J]. 郑文静,李明强,舒继武. 计算机研究与发展. 2010(04)
博士论文
[1]基于千兆以太网的紫外成像光谱关键技术研究[D]. 刘懿.中国科学院研究生院（上海技术物理研究所） 2014
[2]紫外探测技术与双光谱图像检测系统的研究[D]. 靳贵平.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2004
硕士论文
[1]紫外BT-CCD凝视成像系统信息获取与处理技术研究[D]. 叶舟.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[2]基于FPGA和千兆以太网（GigE）的图像处理系统设计[D]. 李航.南京理工大学 2014
[3]“日盲”紫外电晕探测器的数字图像处理系统[D]. 钱军.南京理工大学 2013
本文编号：3670971
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景与研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 课题主要研究的内容与论文安排
第二章 成像系统指标与总体方案设计
2.1 系统指标要求
2.2 方案分析与比较
2.2.1 探测器的选取
2.2.2 缓存模块选择
2.2.3 数据传输方式的选取
2.2.4 系统控制中核心器件的选取
2.3 系统电子学总体方案
第三章 大视场TDI相机像移对MTF影响分析
3.1 TDI技术概述
3.1.1 模拟TDI概述
3.1.2 数字TDI概述
3.2 空间大视场TDI相机像移对成像系统MTF的影响
3.2.1 偏流角对成像系统MTF的影响
3.2.2 速度失配对成像系统MTF的影响
3.3 仿真分析结果
第四章 成像系统电子学设计
4.1 本设计选用CCD探测器介绍
4.2 CCD探测器外围电路设计
4.2.1 CCD偏置电路设计
4.2.2 CCD驱动电路设计
4.2.3 模拟调理电路设计
4.3 数字信号处理模块设计
4.3.1 LM98640模数转换模块设计
4.3.2 SRAM存储模块设计
4.4 千兆以太网传输模块的设计
4.5 FPGA控制模块设计
第五章 成像系统逻辑设计与上位机实现
5.1 成像系统数字逻辑的总体设计
5.2 CCD探测器驱动设计
5.3 成像数据TDI算法片上实现
5.4 千兆以太网控制逻辑设计
5.5 成像系统上位机设计
第六章 成像系统成像结果分析
6.1 成像系统信噪比测试
6.1.1 TDI技术对成像系统信噪比的影响
6.1.2 系统噪声测试
6.1.3 系统信噪比测试
6.2 系统成像实验
6.3 成像结果分析
第七章 总结与展望
参考文献
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SRAM乒乓操作的数据采集系统的设计[J]. 李芮,李晓,王志斌,王国梁. 济南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[2]椭圆轨道TDI CCD相机像移匹配计算与成像验证[J]. 胡燕,金光,常琳,杨秀彬. 光学精密工程. 2014(08)
[3]日盲紫外探测技术在空间预警中的应用[J]. 李想,王恒茂,曹汛,闫锋,郑国宪,彭宏刚,阮宁娟,刘兆军. 航天返回与遥感. 2014(04)
[4]基于数字TDI技术的红外成像系统设计[J]. 谢宝蓉,冯书谊,方彩婷,张宁. 红外技术. 2013(04)
[5]紫外探测技术的应用与进展[J]. 杨杰. 光电子技术. 2011(04)
[6]紫外成像检测技术及其在电气设备电晕放电检测中的应用![J]. 王少华,梅冰笑,叶自强,罗盛. 高压电器. 2011(11)
[7]CMOS与CCD性能及高清应用比较[J]. 石东新,傅新宇,张远. 通信技术. 2010(12)
[8]ARM处理器与嵌入式系统[J]. 沈建华. 单片机与嵌入式系统应用. 2010(11)
[9]TDI-CCD相机成像电路设计[J]. 曲洪丰,王晓东,吕宝林,孙慧. 光机电信息. 2010(09)
[10]Flash存储技术[J]. 郑文静,李明强,舒继武. 计算机研究与发展. 2010(04)
博士论文
[1]基于千兆以太网的紫外成像光谱关键技术研究[D]. 刘懿.中国科学院研究生院（上海技术物理研究所） 2014
[2]紫外探测技术与双光谱图像检测系统的研究[D]. 靳贵平.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2004
硕士论文
[1]紫外BT-CCD凝视成像系统信息获取与处理技术研究[D]. 叶舟.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[2]基于FPGA和千兆以太网（GigE）的图像处理系统设计[D]. 李航.南京理工大学 2014
[3]“日盲”紫外电晕探测器的数字图像处理系统[D]. 钱军.南京理工大学 2013
本文编号：3670971
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