專(zhuān)利名稱(chēng)：模塊化高幀頻大面陣ccd成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模塊化高幀頻大面陣CXD成像系統(tǒng)，屬于CXD成像技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高幀頻大面陣CXD成像系統(tǒng)在航空、航天領(lǐng)域諸如光譜遙感、測(cè)繪普查、環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面應(yīng)用廣泛。對(duì)于高幀頻大面陣CCD成像應(yīng)用中，現(xiàn)有面陣CCD成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，如圖1所示，受前端空間限制，面陣CCD多個(gè)輸出通過(guò)預(yù)放調(diào)理后輸出的模擬視頻信號(hào)通過(guò)多根同軸電纜傳輸至模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元，分別經(jīng)過(guò)多個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器變成多路并行數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)控制及數(shù)據(jù)處理單元整合后形成并行數(shù)據(jù)流，通過(guò)數(shù)傳接口采用多路LVDS電纜以并行LVDS或Cameralink接口形式輸出。CXD需要的多路驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元采用多路雙絞信號(hào)電纜輸出至CCD?，F(xiàn)有面陣CCD成像系統(tǒng)互聯(lián)復(fù)雜、線纜繁多、體積功耗較大，且不同應(yīng)用需根據(jù)需求全新設(shè)計(jì)。對(duì)于高幀頻大面陣CCD成像應(yīng)用，上述缺點(diǎn)更為突出。隨著遙感應(yīng)用指標(biāo)的不斷提高，已無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際需要，模塊化、集成化是目前相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展方向，相應(yīng)也就要求高幀頻大面陣CCD成像系統(tǒng)具有模塊化、集成化、小型化的特點(diǎn)，便于使用的靈活性、通用性和可更換性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有面陣CXD成像系統(tǒng)互聯(lián)復(fù)雜、線纜繁多、體積功耗較大，且不同應(yīng)用需根據(jù)需求全新設(shè) 計(jì)的問(wèn)題，提供了模塊化高幀頻大面陣CCD成像系統(tǒng)。模塊化的高幀頻大面陣CXD成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括CXD前端預(yù)放模塊、CXD驅(qū)動(dòng)及偏置電源模塊和CXD控制及處理模塊；三個(gè)模塊采用疊層結(jié)構(gòu)組合，形成立體結(jié)構(gòu)；CXD前端預(yù)放模塊接收CXD驅(qū)動(dòng)及偏置電源模塊輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和偏置、供電電源，同時(shí)輸出模擬視頻信號(hào)給CCD控制及處理模塊；CCD驅(qū)動(dòng)組件和偏置電源模塊接收CCD控制及處理模塊的時(shí)序信號(hào)及電源基準(zhǔn)，同時(shí)提供CCD前端預(yù)放模塊輸出給CCD控制及處理模塊的多通道模擬視頻信號(hào)接口 ；CCD控制及處理模塊與外部控制平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和通訊控制，同時(shí)接收通過(guò)CCD驅(qū)動(dòng)組件和偏置電源模塊轉(zhuǎn)接輸入的來(lái)自CCD前端預(yù)放模塊的多通道模擬視頻信號(hào)。


圖1為現(xiàn)有面陣CXD成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明所述模塊化高幀頻大面陣CCD成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本發(fā)明所述模塊化高幀頻大面陣CCD成像系統(tǒng)的各模塊與功能單元的信號(hào)流程關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖2所示，本發(fā)明所述模塊化高幀頻大面陣CCD成像系統(tǒng)主要由CCD前端預(yù)放模塊、CCD驅(qū)動(dòng)及偏置電源模塊和CCD控制及處理模塊三個(gè)模塊構(gòu)成，三個(gè)模塊通過(guò)連接器采用疊層方式相互連接組合形成立體結(jié)構(gòu)。每一模塊根據(jù)需要便于更換和升級(jí)。如圖3所示，本發(fā)明所述模塊化高幀頻面陣CCD成像系統(tǒng)包含的三個(gè)模塊每?jī)烧咧g互有關(guān)聯(lián)，CCD前端預(yù)放模塊接收CCD驅(qū)動(dòng)和偏置電源模塊提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和電源電壓，同時(shí)輸出模擬視頻信號(hào)給CCD控制及處理模塊；CCD驅(qū)動(dòng)組件和偏置電源模塊接收CCD控制及處理模塊的時(shí)序信號(hào)及電源基準(zhǔn)，同時(shí)提供CCD前端預(yù)放模塊輸出給CCD控制及處理模塊的多通道模擬視頻信號(hào)接口 ；CCD控制及處理模塊與外部控制平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和通訊控制，同時(shí)接收通過(guò)CCD驅(qū)動(dòng)組件和偏置電源模塊轉(zhuǎn)接輸入的來(lái)自CCD前端預(yù)放模塊的多通道模擬視頻信號(hào)。CXD前端預(yù)放模塊由高幀頻面陣CXD和前端預(yù)放組件構(gòu)成，CXD驅(qū)動(dòng)及偏置電源模塊由CCD驅(qū)動(dòng)組件和偏置電源組件構(gòu)成，CCD控制及處理模塊由時(shí)序控制及接口組件和視頻信號(hào)處理組件(多通道輸入)構(gòu)成，其中時(shí)序控制及接口組件由FPGA、電源接口、光纖接口、Cameralink接口、控制接口和輸入/輸出接口等部分構(gòu)成。各組件采用MCM技術(shù)集成設(shè)計(jì)。模塊化高幀頻大面陣CCD成像系統(tǒng)的各模塊內(nèi)部組件的信號(hào)流程是:CXD前端預(yù)放模塊中，高幀頻大面陣CXD用于接收CXD驅(qū)動(dòng)組件輸出的CXD驅(qū)動(dòng)信號(hào)，接收偏置電源組件提供的各種偏置電源；前置預(yù)放組件接收高幀頻面陣CCD輸出的模擬視頻信號(hào)，匹配放大后經(jīng)CCD驅(qū)動(dòng)及偏置電源模塊的多通道模擬視頻信號(hào)接口輸出至CCD控制及處理模塊，同時(shí)接收偏置電源組件提供的供電電源 。C⑶驅(qū)動(dòng)及偏置電源模塊中，C⑶驅(qū)動(dòng)組件接收時(shí)序控制和接口組件產(chǎn)生的時(shí)序信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)變換產(chǎn)生具有特定電壓偏置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至高幀頻大面陣CXD ;偏置電源組件接收時(shí)序控制和接口組件輸出的電源基準(zhǔn)，提供高幀頻大面陣(XD、CXD驅(qū)動(dòng)組件、前端預(yù)放組件所需的偏置電源和供電電源；CXD控制及處理模塊中，時(shí)序控制及接口組件的FPGA產(chǎn)生高幀頻大面陣CXD信號(hào)的工作時(shí)序信號(hào)，發(fā)送給CXD驅(qū)動(dòng)組件；同時(shí)可根據(jù)需要與控制平臺(tái)通過(guò)輸入/輸出接口以LVDS形式接收或輸出同步、觸發(fā)信號(hào)；時(shí)序控制及接口組件由FPGA輸出控制信號(hào)給模擬視頻信號(hào)處理組件(多通道輸入)，接收模擬視頻信號(hào)處理組件產(chǎn)生的串行圖像數(shù)據(jù)，并與模擬視頻信號(hào)處理組件交換控制參數(shù)，完成圖像數(shù)據(jù)的整合及格式化打包。通過(guò)光纖和Cameral ink接口兩種方式輸出處理后的圖像數(shù)據(jù)給控制平臺(tái)。通過(guò)控制接口與外部控制平臺(tái)通過(guò)RS422方式進(jìn)行通訊控制以及遙測(cè)參數(shù)傳遞。電源接口提供電源基準(zhǔn)至偏置電源組件。模擬視頻信號(hào)處理組件(多通道輸入)接收輸入的面陣CXD多通道模擬視頻信號(hào)，進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換形成數(shù)字量后以串行數(shù)據(jù)形式輸出給時(shí)序控制及接口組件的FPGA，同時(shí)與FPGA進(jìn)行控制參數(shù)傳遞。
權(quán)利要求
1.模塊化高幀頻大面陣CXD成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括CXD前端預(yù)放模塊、CXD驅(qū)動(dòng)及偏置電源模塊和CCD控制及處理模塊，其特征是， 所述三個(gè)模塊采用疊層結(jié)構(gòu)組合，形成立體結(jié)構(gòu)； CCD前端預(yù)放模塊接收CCD驅(qū)動(dòng)及偏置電源模塊輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和偏置、供電電源，同時(shí)輸出模擬視頻信號(hào)給CCD控制及處理模塊；CCD驅(qū)動(dòng)組件和偏置電源模塊接收CCD控制及處理模塊的時(shí)序信號(hào)及電源基準(zhǔn)，同時(shí)提供CCD前端預(yù)放模塊輸出給CCD控制及處理模塊的多通道模擬視頻信號(hào)接口 ；CCD控制及處理模塊與外部控制平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和通訊控制，同時(shí)接收通過(guò)CCD驅(qū)動(dòng)組件和偏置電源模塊轉(zhuǎn)接輸入的來(lái)自CCD前端預(yù)放模塊的多通道模擬視頻信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化高幀頻大面陣CCD成像系統(tǒng)，其特征在于， CCD前端預(yù)放模塊中，高幀頻大面陣CCD接收CCD驅(qū)動(dòng)組件輸出的CCD驅(qū)動(dòng)信號(hào)，接收偏置電源組件提供的偏置電源；前置預(yù)放組件接收高幀頻面陣CCD輸出的模擬視頻信號(hào)，匹配放大后經(jīng)CCD驅(qū)動(dòng)及偏置電源模塊的多通道模擬視頻信號(hào)接口輸出至CCD控制及處理模塊，同時(shí)接收偏置電源組件提供的供電電源； CXD驅(qū)動(dòng)及偏置電源模塊中，CXD驅(qū)動(dòng)組件接收時(shí)序控制和接口組件產(chǎn)生的時(shí)序信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)變換產(chǎn)生具有特定電壓偏置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至高幀頻大面陣CCD ;偏置電源組件接收時(shí)序控制和接口組件輸出的電源基準(zhǔn)，提供高幀頻大面陣(XD、C⑶驅(qū)動(dòng)組件、前端預(yù)放組件所需的偏置電源和供電電源； CXD控制及處理模塊中，時(shí)序控制及接口組件的FPGA產(chǎn)生高幀頻大面陣CXD信號(hào)的工作時(shí)序信號(hào)，發(fā)送給C⑶驅(qū)動(dòng)組件；同時(shí)可根據(jù)需要與控制平臺(tái)通過(guò)輸入/輸出接口以LVDS形式接收或輸出同步、觸發(fā)信號(hào)；時(shí)序控制及接口組件由FPGA輸出控制信號(hào)給模擬視頻信號(hào)處理組件，接收模擬視頻信號(hào)處理組件產(chǎn)生的串行圖像數(shù)據(jù)，并與模擬視頻信號(hào)處理組件交換控制參數(shù)；通過(guò)光纖和Cameralink接口兩種方式輸出處理后的圖像數(shù)據(jù)給控制平臺(tái)；通過(guò)控制接口與控制平臺(tái)進(jìn)行通訊控制以及遙測(cè)參數(shù)傳遞；電源接口提供電源基準(zhǔn)至偏置電源組件；模擬視頻信號(hào)處理組件接收輸入的面陣CCD多通道模擬視頻信號(hào)，進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換形成數(shù)字量后以串行數(shù)據(jù)形式輸出給時(shí)序控制及接口組件的FPGA，同時(shí)與FPGA進(jìn)行控制參數(shù)傳遞。
3.根據(jù)權(quán)利 要求2所述的模塊化高幀頻大面陣CCD成像系統(tǒng)，其特征在于，三個(gè)模塊中的各組件采用MCM技術(shù)集成設(shè)計(jì)。
全文摘要
模塊化的高幀頻大面陣CCD成像系統(tǒng)，屬于CCD成像技術(shù)領(lǐng)域，為解決現(xiàn)有面陣CCD成像系統(tǒng)通用性差、接口復(fù)雜、可擴(kuò)展能力差的問(wèn)題，該系統(tǒng)具有三個(gè)模塊采用疊層結(jié)構(gòu)組合，CCD前端預(yù)放模塊接收CCD驅(qū)動(dòng)及偏置電源模塊輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和偏置、供電電源，同時(shí)輸出模擬視頻信號(hào)給CCD控制及處理模塊；CCD驅(qū)動(dòng)組件和偏置電源模塊接收CCD控制及處理模塊的時(shí)序信號(hào)及電源基準(zhǔn)，同時(shí)提供CCD前端預(yù)放模塊輸出給CCD控制及處理模塊的多通道模擬視頻信號(hào)接口；CCD控制及處理模塊與外部控制平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和通訊控制，同時(shí)接收通過(guò)CCD驅(qū)動(dòng)組件和偏置電源模塊轉(zhuǎn)接輸入的來(lái)自CCD前端預(yù)放模塊的多通道模擬視頻信號(hào)。
文檔編號(hào)H04N5/335GK103248833SQ20131013816
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者張達(dá) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所