[发明专利]一种CMOS图像传感器的单粒子功能中断防护的系统和方法

说明书

本发明实施例公开了一种CMOS图像传感器的单粒子功能中断防护的系统和相应的方法。该防护的系统包括用于将光信号转换为数字图像信号的CMOS图像传感器，用于接收和处理所述CMOS图像传感器所生成的数字图像信号并且为所述CMOS图像传感器提供预设信号的功能中断防护控制FPGA，用于向所述功能中断防护控制FPGA传输相关状态信号的串行通讯接口芯片，用于将经过所述功能中断防护控制FPGA处理过的数字图像信号传送至数传分系统的数传接口芯片。本发明实施例所提的CMOS图像传感器的单粒子功能中断防护的系统和相应的方法，解决了现有的CMOS图像传感器发生单粒子功能中断而导致在该轨道周期空间相机摄影过程中出现图像异常的问题。

技术领域

本发明涉及采用CMOS图像传感器的空间相机的技术领域，具体涉及一种用于空间相机的CMOS图像传感器的单粒子功能中断防护的系统，还涉及与该系统相应的防护方法。

背景技术

空间相机以航天器为观测平台，对地球、月球或火星等其他星体成像。由于宇宙空间(尤其是地球大气层外的宇宙空间)存在大量的γ射线、X射线、电子、质子、中子以及各种重离子，宇宙空间存在空间辐射效应。空间辐射效应会使空间相机中的光电器件受损，从而导致空间相机工作发生异常或故障。空间辐射效应主要包括辐射总剂量、单粒子效应和和位移效应。其中，单粒子效应是指单个高能粒子撞击对电子器件的瞬间扰动或永久性的损伤,具体包括单粒子功能中断效应(也称为单粒子反转效应，Single Event Upset，简称SEU)和单粒子锁定效应(也称为单粒子栓锁效应，Single Event Latch，简称SEL)。

空间相机一般采用电荷耦合器件(Charge Couple Device,简称CCD)或采用CMOS作为图像传感器进行光电转换。目前，随着CMOS图像传感器技术的发展，CMOS图像传感器逐渐替代CCD，已经成为空间相机中广泛应用的光电器件。

目前，CMOSIS和长光辰芯等公司生产的CMOS图像传感器在使用前需要训练。训练过程具体是通过控制CMOS图像传感器的驱动时序，使其输出训练字(通常为98EH)，然后使用数字时钟管理单元(DCM)或IO delay资源，不断调整各个通道数据和接收时钟之间的相位关系，直到能正确地接收到训练字，则认为训练成功，再固化各个通道数据和接收时钟之间的相位关系。通过控制CMOS图像传感器的驱动时序，使其输出感光图像，进行图像接收。

通过单粒子实验发现，当CMOS图像传感器发生单粒子功能中断时，图像会出现异常。当CMOS图像传感器发生单粒子功能中断时，CMOS图像传感器输出的训练字也错误。如果采用CMOS图像传感器的空间相机发生单粒子功能中断，会导致这一轨道周期采集的图像异常，最终下传的图像无法使用，从而影响空间相机的使用效率。目前，解决该问题采用的方法为：当操作人员看到图像存在异常时，通过按复位按钮使CMOS图像传感器重新复位，再按按钮使CMOS图像传感器重新训练，图像可恢复正常。

如果等地面接收到图像才发现异常，理想中即使采用实传模式，由于天地链路的延迟、重新上注程控指令的过程，且图像地面接收站和能上注指令的测控站分离等原因，会导致该轨道周期采集的图像最终无法使用。实际上，在对境外目标摄影时，通常采用记录模式，即境外摄影后到境内地面接收站再接收，这样更无法通过重新开关机解决该轨道周期的图像异常。

因此，针对现有的CMOS图像传感器发生单粒子功能中断而导致在该轨道周期空间相机摄影过程中出现图像异常的问题，急需一种CMOS图像传感器的单粒子功能中断防护的系统和方法，从而保证这一轨道周期的空间相机摄影过程中图像正常，从而提高空间相机的摄影效率和可靠性。

发明内容