[发明专利]航天光学遥感器成像电路的仿真测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及对航天光学遥感器成像电路进行检测调试的方法，特别是一种在成像电路系统中缺少多光谱时间延迟积分光电耦合器件(多光谱TDICCD)的条件下，完成对成像处理电路进行仿真测试的方法。

背景技术

CCD成像传感器是影像传感领域一个重要的应用器件，并且已经成为成像(摄像、照相)系统的核心器件。随着集成电路工艺的高速发展，近几年CCD成像传感器已经发展成为成像领域的必备产品，并且在影像传感、信号处理和数字存储三大领域中得到广泛应用，充分显示出它的巨大潜力，被视为七十年代以来出现的最重要的一种器件。

CCD的基本结构包括感光区、转移区和电荷检测单元三个主要部分。CCD成像传感器是利用CCD所具有的光电转换功能将投射在CCD光敏元上的光学图像转换为电信号“图像”，即电荷量与入射照度大致成正比例的大小不等的电荷包空间分布。然后利用移位寄存器功能将这些电荷包转移到电荷检测端输出，形成幅度不等的实时脉冲序列。

多光谱TDI CCD芯片在性能、功能和可靠性上优于一般的CCD芯片，属于高性能空间光学遥感领域的核心器件，其结构复杂，性能优越，可靠度高，但因这种多光谱TDI CCD芯片生产周期长、测试手段困难和生产工艺复杂等特点，价格非常昂贵。

多光谱TDI CCD芯片是用在空间光学遥感领域的专用芯片，在研制空间光学遥感器的过程中，需要在地面和真空条件下做大量的系统调试和试验，必然会降低TDI CCD芯片的性能指标、工作寿命和可靠度，甚至会损坏芯片。

发明内容

本发明的目的在于提供一种航天光学遥感器成像电路的仿真测试方法，采用本发明方法可实现在成像电路系统中缺少多光谱时间延迟积分光电耦合器件(多光谱TDI CCD)的条件下，完成对成像处理电路系统的仿真检测。

本发明是一种能够代替航天光学遥感器中核心光电转换器件(多光谱TDI CCD)完成对成像处理电路进行仿真测试的方法。采用计算机技术与电子学相结合的手段，模拟TDI CCD器件在成像电路中的作用，严格按照成像电路的控制时序输出与TDI CCD器件一致的视频信号，达到在没有TDI CCD器件的情况下，一样调试成像处理电路的目的。

该方法将中心计算机总控系统、图像数据源生成及传输系统、TDI-CCD成像处理电路输出的控制信号的识别与检测电路(包括电压调理电路、模数转换-A/D电路、逻辑比较电路及并行处理系统)、多光谱TDI CCD信号仿真输出电路(包括数模转换-D/A电路、放大和滤波电路)、同步时钟电路组成的仿真测试闭环系统连接到TDI-CCD成像处理电路上，其仿真及检测程序为：

a.按照所设计的多光谱TDI CCD输出信号特征，对选定的彩色图像进行预处理，预制成仿真的多光谱数字图像，按规定的位数、宽度和高度把图像数据存储在计算机磁盘阵列内；

b.中心计算机总控系统发出系统工作启动命令，同步时钟电路接收后，开始输出全部电路系统需要的时钟信号和工作启动信号，同时触发识别与检测电路、多光谱TDI CCD信号仿真输出电路、图像数据传输电路开始工作；

c.识别与检测电路首先通过电压调理电路对成像处理电路输出的控制信号(包括驱动信号和直流偏置信号)进行电压调理，使其输出信号电压按固定比例调整到模数转换(A/D)电路和比较器电路可接受的电压范围。电压调理后的信号按照给定的多光谱TDI CCD信号标准对信号的幅值、频率和相互关系(如相位延迟)进行检测与逻辑分析，若经检测和逻辑分析后发现本周期的驱动信号和直流偏置电压信号正确，则发送检测正确标志信号通知多光谱TDI CCD信号仿真输出电路开始输出视频信号，同时继续进行下一周期分析检测工作；否则立即停止检测和视频图像生成工作，将出错的结果通过以太网通知中心计算机总控系统；

d.多光谱TDI CCD信号仿真输出电路在收到同步电路的启动信号后，开始工作，实时去判断识别与检测电路的检测结果，当收到检测正确标志信号后，将DDR SDRAM存储器中的数字图像数据读出，经数模(D/A)转换、放大和滤波处理，按多光谱TDI CCD信号格式输出为模拟的视频信号，完成一个周期的图像信号输出，继续监测，直到下一次检测正确标志信号的到来；