[发明专利]一种用于深空探测的低功耗、轻小型、多功能空间相机及其实现方法

说明书

技术领域

本发明属于深空探测光电探测技术领域，涉及一种用于深空探测的低功耗、轻小型、多功能空间相机及其实现方法。

背景技术

随着深空探测技术的发展和深空探测任务需求，做作为深空探测必备的有效载荷(空间相机)的发展趋势为：随着技术不断进步，空间相机的性能越来越高，在深空探测中发挥的作用越来越重要，深空探测器所携带的空间相机也越来越多；空间相机所承担的科学目标从单一到多元化、从简单到复杂；深空探测空间相机趋向于集成化、小型化和多功能化，以减轻质量、降低成木、节省燃料、延长深空探测器寿命。由此低功耗、轻小型、多功能的空间相机研制技术是深空探测技术发展的关键技术之一。

深空探测任务对低功耗、轻小型、多功能的空间相机的需求主要表现两个方面，一方面是工程监视的需求，为了更真实、更实时地监视深空探测活动、掌握深空探测器关键部件的关键动作的状况以及监视探测器某些部位的长期状态，可以在探测器的不同部位安装低功耗、轻小型、多功能空间相机，将获取的图像及时地传回地面；另一方面是有效载荷的需求，这是十分重要的一个方面。研制一个深空探测器，其最终目的是探测某一天体，获取所需要信息，实现科学目标，就需要配置能符合目标需求的有效载荷。尽管有效载荷有多种类别，但以光学成像为基础的载荷始终都是重要而必须的。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于深空探测的低功耗、轻小型、多功能空间相机及其实现方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种用于深空探测的低功耗、轻小型、多功能空间相机，包括遮光罩、光学镜头、APS板、压接型板间连接器、相机控制板以及相机支撑结构；其中，遮光罩、光学镜头、APS板、压接型板间连接器、相机控制板依次放置，

遮光罩，在所述光学镜头的前端，用于消减视场外的杂散光；

光学镜头，在遮光罩与APS板之间，用于收集将待成像目标光学信号，并成像在APS图像传感器上；

APS板，在光学镜头与相机控制板之间，将光学镜头收集光学信号转换成电学信号，同时实现差分LVDS信号转为单端信号和二次电源转换功能；

压接型板间连接器，在APS板与相机控制板之间，用于连接APS板和相机控制板，实现两块电路板的信号传输；

相机控制板，在空间相机后端，用于APS芯片的控制信号、采集图像、输出图像、串行通信；

相机支撑结构，用于固定光学镜头、APS板和相机控制板以及实现对外的机械接口，保证空间相机空间辐照环境的适应和力学环境的适应。

上述方案中，所述遮光罩的通光孔为长方形遮光罩，长方形的长边与APS图像传感器的长边对应，长方形的短边与APS图像传感器的短边对应。长方形通光孔与所述空间相机的22.9°×16.9°视场角相适应。

上述方案中，所述APS板上的APS图像传感器为IA-G3彩色探测器，像元数为2352×1728，图像传感器的2352与遮光罩通光孔的长边对应，图像传感器的1728与遮光罩通光孔的短边对应。

上述方案中，所述压接型板间连接器为Airborn的航天级4排板间连接器。

上述方案中，所述相机控制板上的相机控制FPGA为航天级反熔式FPGA。

上述方案中，所述相机控制FPGA，包括APS驱动模块、工作模式控制模块、SRAM控制模块、串行通讯模块、曝光控制模块和并转串模块；其中，

APS驱动模块，用于控制IA-G3彩色图像传感器的时序；

工作模式控制模块，用于根据串行通讯接口工作模式命令，实现待机，静态拍照，动态摄像抽样和动态摄像开窗口四种工作模式的切换，从而控制图像输出；

SRAM控制模块，用于产生存储器读写操作所需时序，实现图像缓存、列方向开窗口和图像抽样功能；

串行通讯模块，用于完成外部命令注入和工程参数查询操作；

曝光控制模块，用于实现自动曝光和手动曝光两种模式；

并转串模块，用于将经过SRAM缓存后的8位图像数据转换成1位串行数据。

上述方案中，所述空间相机的视场为22.9°×16.9°，焦距为43mm，F数为8，正常成像距离：5m～∞，重量为460g，功耗为3.52W，包络尺寸为：118.9mm×110mm×92mm，功能为彩色图像获取、自动调光、杂散光抑制、静态拍照、动态摄像。