云相机控制系统的设计及实现

作者：石晶晶; 胡亚东^*; 李孟凡; 孙斌; 王改; 池杲鋆; 王相京; 洪津

来源：光学学报, 2020, 40(20): 7-17.

• 大气光学
• 云相机
• 片上可编程系统
• CCD成像系统
• 性能测试

为实现云相机控制系统的模块化设计、提高系统集成度,提出了基于FPGA(field programmable gate array)的在轨实时云判系统硬件平台的设计方法。在对系统各功能模块进行划分的基础上,确立了片内双核CPU软件架构,其中一个CPU独立处理云判算法以保证所提算法运行的实时性,另一个CPU用于与卫星进行数据交互和部分数据预处理,通过自定义IP (intellectual property)核实现CCD成像和外围接口的时序控制。以CCD图像采集与存储模块为例,重点讨论了CCD驱动电路、模拟前端电路、数据存储电路的设计和时序,并对该模块IP核的设计方法进行了说明。最后对云相机的成像性能参数进行测试,实验结果表明:设定积分时间内,随着积分时间的推移,相机暗电流噪声变化较小;中心视场处,输出非线性度为1.29%;在信号达到饱和光强的80%时,信噪比为128.1,满足云相机工作要求。

• 单位
  中国科学技术大学; 中国科学院安徽光学精密机械研究所; 中国科学院，安徽光学精密机械研究所