[发明专利]一种用于立方体卫星的小型化CMOS成像系统及方法

说明书

本发明为解决立方体卫星遥感相机载荷的成像系统在小体积内受到功耗、传输速率等资源限制的问题，提出了一种用于立方体卫星的小型化CMOS成像系统及方法。包括依次连接的焦平面组件、时序控制组件和二次电源组件；所述焦平面组件包括CMOS探测器和供电模块；所述时序控制组件包括FPGA控制模块和与FPGA控制模块连接的时序控制模块、图像处理模块以及大容量存储模块；所述时序控制组件与CMOS探测器相连；所述图像处理模块对接收的高、低增益的数字图像进行自动曝光和图像压缩；所述大容量存储模块将经过处理后的图像数据存储；所述二次电源组件用于立方体卫星上一次电源到成像系统二次电源的转换。

技术领域

本发明属于空间光学系统技术领域，尤其涉及一种用于立方体卫星的小型化CMOS成像系统及方法。

背景技术

随着航天研究的不断深入，针对低轨道的空间探测任务以及对地观测任务需求日益增多，传统卫星存在成本高、研发周期长等不足，立方体卫星正是针对此类低轨道空间任务而研制的一种具备多载荷适配性的低成本航天器平台。立方体卫星始于1999年美国加州理工学院和斯坦福大学的一项科学研究，斯坦福大学提出了立方体卫星的概念，并规定质量1Kg，结构尺寸10cm*10cm*10cm的立方体为“1U”单元，使得立方体卫星成为微纳卫星的通用标准。

目前，立方体卫星是航天领域的一种新的形式，具有成本低、功能灵活等特点。与传统卫星平台相比，立方体卫星的体积、功耗、传输信道等星上资源都会有所限制。因此，研究新的遥感相机载荷的成像系统满足立方体卫星功能需求，同时满足其体积、功耗、传输速率等资源的限制是必要的。

发明内容

本发明的发明目的是解决立方体卫星遥感相机载荷的成像系统在小体积内受到功耗、传输速率等资源限制的问题，而提出了一种用于立方体卫星的小型化CMOS成像系统及方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于立方体卫星的小型化CMOS成像系统，其特殊之处在于：包括的焦平面组件、时序控制组件和二次电源组件；

所述焦平面组件包括CMOS探测器和供电模块，供电模块连接CMOS探测器，为CMOS探测器提供正常工作所需电压；

所述时序控制组件包括FPGA控制模块和与FPGA控制模块连接的时序控制模块、图像处理模块，以及大容量存储模块；所述FPGA控制模块与CMOS探测器连接，用于接收CMOS探测器输出的高、低增益的数字图像，解码后传输至图像处理模块；

所述时序控制模块用于接收FPGA控制模块产生的时序逻辑，并将其转换为CMOS探测器正常工作所需的时序信号；所述图像处理模块用于对接收的高、低增益的数字图像进行自动曝光和图像压缩处理；

所述大容量存储模块与图像处理模块连接，将经过处理后的数字图像存储；

所述二次电源组件用于立方体卫星上一次电源到成像系统二次电源的转换，输出端连接焦平面组件和时序控制组件。

进一步地，所述时序控制组件还包括通讯模块，用于与立方体卫星的星务计算机的通讯，接收指令，并将执行状态返回。

进一步地，所述CMOS探测器采用Fairchild公司的CIS2521F探测器，可以高、低增益同时输出，能够获取噪声低、动态范围宽的数字图像。

进一步地，所述大容量存储模块为双冗余备份且可以数据回放，采用基于FLASH的存储器，保证掉电的情况数据不丢失。

进一步地，所述大容量存储模块采用ATP公司的工业级MicroSD，具有体积小、容量大的优点。

进一步地，所述FPGA控制模块中设置有DDRII缓存模块，其中FPGA采用Spartan-6系列XC6SLX75T，DDRII缓存模块采用IS46DR16640B。