[发明专利]模块化高帧频大面阵CCD成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种模块化高帧频大面阵CCD成像系统，属于CCD成像技术领域。

背景技术

高帧频大面阵CCD成像系统在航空、航天领域诸如光谱遥感、测绘普查、环境监测等方面应用广泛。对于高帧频大面阵CCD成像应用中，现有面阵CCD成像系统结构形式，如图1所示，受前端空间限制，面阵CCD多个输出通过预放调理后输出的模拟视频信号通过多根同轴电缆传输至模/数转换单元，分别经过多个模/数转换器变成多路并行数字信号，经过控制及数据处理单元整合后形成并行数据流，通过数传接口采用多路LVDS电缆以并行LVDS或Cameralink接口形式输出。CCD需要的多路驱动信号通过驱动单元采用多路双绞信号电缆输出至CCD。现有面阵CCD成像系统互联复杂、线缆繁多、体积功耗较大，且不同应用需根据需求全新设计。对于高帧频大面阵CCD成像应用，上述缺点更为突出。随着遥感应用指标的不断提高，已无法满足实际需要，模块化、集成化是目前相关领域的发展方向，相应也就要求高帧频大面阵CCD成像系统具有模块化、集成化、小型化的特点，便于使用的灵活性、通用性和可更换性。

发明内容

本发明为解决现有面阵CCD成像系统互联复杂、线缆繁多、体积功耗较大，且不同应用需根据需求全新设计的问题，提供了模块化高帧频大面阵CCD成像系统。

模块化的高帧频大面阵CCD成像系统，该系统包括CCD前端预放模块、CCD驱动及偏置电源模块和CCD控制及处理模块；

三个模块采用叠层结构组合，形成立体结构；

CCD前端预放模块接收CCD驱动及偏置电源模块输出的驱动信号和偏置、供电电源，同时输出模拟视频信号给CCD控制及处理模块；CCD驱动组件和偏置电源模块接收CCD控制及处理模块的时序信号及电源基准，同时提供CCD前端预放模块输出给CCD控制及处理模块的多通道模拟视频信号接口；CCD控制及处理模块与外部控制平台进行数据传输和通讯控制，同时接收通过CCD驱动组件和偏置电源模块转接输入的来自CCD前端预放模块的多通道模拟视频信号。

附图说明

图1为现有面阵CCD成像系统的结构框图。

图2为本发明所述模块化高帧频大面阵CCD成像系统的结构框图。

图3为本发明所述模块化高帧频大面阵CCD成像系统的各模块与功能单元的信号流程关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图2所示，本发明所述模块化高帧频大面阵CCD成像系统主要由CCD前端预放模块、CCD驱动及偏置电源模块和CCD控制及处理模块三个模块构成，三个模块通过连接器采用叠层方式相互连接组合形成立体结构。每一模块根据需要便于更换和升级。

如图3所示，本发明所述模块化高帧频面阵CCD成像系统包含的三个模块每两者之间互有关联，CCD前端预放模块接收CCD驱动和偏置电源模块提供的驱动信号和电源电压，同时输出模拟视频信号给CCD控制及处理模块；CCD驱动组件和偏置电源模块接收CCD控制及处理模块的时序信号及电源基准，同时提供CCD前端预放模块输出给CCD控制及处理模块的多通道模拟视频信号接口；CCD控制及处理模块与外部控制平台进行数据传输和通讯控制，同时接收通过CCD驱动组件和偏置电源模块转接输入的来自CCD前端预放模块的多通道模拟视频信号。

CCD前端预放模块由高帧频面阵CCD和前端预放组件构成，CCD驱动及偏置电源模块由CCD驱动组件和偏置电源组件构成，CCD控制及处理模块由时序控制及接口组件和视频信号处理组件（多通道输入）构成，其中时序控制及接口组件由FPGA、电源接口、光纤接口、Cameralink接口、控制接口和输入/输出接口等部分构成。各组件采用MCM技术集成设计。

模块化高帧频大面阵CCD成像系统的各模块内部组件的信号流程是：

CCD前端预放模块中，高帧频大面阵CCD用于接收CCD驱动组件输出的CCD驱动信号，接收偏置电源组件提供的各种偏置电源；前置预放组件接收高帧频面阵CCD输出的模拟视频信号，匹配放大后经CCD驱动及偏置电源模块的多通道模拟视频信号接口输出至CCD控制及处理模块，同时接收偏置电源组件提供的供电电源。

CCD驱动及偏置电源模块中，CCD驱动组件接收时序控制和接口组件产生的时序信号，通过驱动变换产生具有特定电压偏置的驱动信号输出至高帧频大面阵CCD；偏置电源组件接收时序控制和接口组件输出的电源基准，提供高帧频大面阵CCD、CCD驱动组件、前端预放组件所需的偏置电源和供电电源；

CCD控制及处理模块中，时序控制及接口组件的FPGA产生高帧频大面阵CCD信号的工作时序信号，发送给CCD驱动组件；同时可根据需要与控制平台通过输入/输出接口以LVDS形式接收或输出同步、触发信号；时序控制及接口组件由FPGA输出控制信号给模拟视频信号处理组件（多通道输入），接收模拟视频信号处理组件产生的串行图像数据，并与模拟视频信号处理组件交换控制参数，完成图像数据的整合及格式化打包。通过光纤和Cameralink接口两种方式输出处理后的图像数据给控制平台。通过控制接口与外部控制平台通过RS422方式进行通讯控制以及遥测参数传递。电源接口提供电源基准至偏置电源组件。模拟视频信号处理组件（多通道输入）接收输入的面阵CCD多通道模拟视频信号，进行模/数转换形成数字量后以串行数据形式输出给时序控制及接口组件的FPGA，同时与FPGA进行控制参数传递。