基于CMOS图像传感器的皮卫星成像系统设计.pdf

《基于CMOS图像传感器的皮卫星成像系统设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第23卷第1期传感技术学报Vo1．23No．12010年1月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATl(JRSJan．2010Pieo-SatelliteImagingSystemDesignBasedonCMOSImageSensorL／Hui，ZHANGYu，YANGMu，WANGHao。jlNZhonghe(DepartmentofInformationandElectronicsEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstrac

2、t：AnimagingsystembasedonCMOSimagesensorforpico-satellitesispresented．Theimplementationofkeymodules，suchasCMOScamera’Scontrolandimagetransmission，inFPGAwasdetailedlyintroduced．Thereliabilityofthesystemwasdiscussedfromfollowingtwoaspects：components’choiceandTMR’Sappli

3、cation．Thesystemisusedinapico—satellitesample．Theexperimentresultsoftemperatureandradiationprovethatthesystemisfeasibleforpico—satellites．Keywords：pico—satelliteimagingsystem；SEU；reliability；TMREEACC：7230G；1265B基于CMOS图像传感器的皮卫星成像系统设计术李辉，张钰，杨牧，王昊，金仲和(浙江大学信息与电子工程系，杭州31

4、0027)摘要：为满足皮卫星对成像系统的特殊要求，设计了基于CMOS图像传感器的成像系统。简单阐述了系统设计方案，详细说明了系统关键模块包括对CMOS相机的控制以及图像传输等在FPGA中的实现过程，并从器件选型、TMR技术应用等方面讨论了系统的可靠性。该系统应用于皮卫星样机中，通过了高低温试验、温度冲击试验、粒子辐照试验等，验证了其可行性。关键词：皮卫星成像系统；单粒子翻转；可靠性；三模冗余纠错技术中图分类号：TN409；V474．1文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)01-0062一o6皮卫星是基于微纳技术

5、和微电子机械系统的一CCD图像传感器。文献[7—8]表明CMOS图像传种全新概念的微小卫星，体积小、重量轻、功耗低以及感器已成功应用于星敏感器、空间可视化等方面，将成本低、发射灵活的优势使其在科学研究、商业应用是未来遥感传感器的发展方向。本文基于CMOS图上受到高度重视⋯。但空问环境的强辐射也是皮卫像传感器设计了一套适用于皮卫星的成像系统，并星面临的主要问题。其中，粒子辐射是对空间飞行器配有浙江大学自行研制的全景光学镜头。为提高系影响最严重的现象j。银河宇宙射线、太阳耀斑粒统恢复图像的能力以及增强空间应用可靠性，在系子、地球辐

6、射带俘获粒子等都会引发器件发生单粒子统的存储模块部分采用了三模冗余纠错技术。效应，其中单粒子翻转(SingleEventUpset，SEU)成l成像系统总体设计为影响航天器可靠性和寿命的主要因素J。皮卫星的特点以及空间环境的特殊性，使得目基于CMOS图像传感器的皮卫星成像系统的总前广泛用于微型卫星成像系统的电荷耦合器件体结构框图如图1所示。系统由光学镜头、CMOSCCD(ChargeCoupledDevice)很难满足它的使用要图像传感器、现场可编程逻辑门阵列FPGA(Field求。CMOS(ComplementaryMeta

7、lOxideSemiconduc—ProgrammableGateArray)、微控制器MCU(Microt0r)与CCD图像传感器相比，具有功耗低、抗辐射能ControllerUnit)、静态随机存储器SRAM(StaticRan-力强、可将信号处理电路与CMOS图像传感器集成domAccessMemory)以及辅助电路组成。在一个芯片上J。在极端恶劣的应用环境中，由系统的工作原理是：系统上电后，FPGA配合于CMOS图像传感器的高集成特性，其可靠性优于MCU通过12C接口对CMOS图像传感器进行配置；配项目来源：“973”

8、国家重点基础研究发展规划项目资助(G19990331l0)；教育部科学技术研究重点项目资助(104096)收稿日期：2009—09—16修改日期：2009—10—08第1期李辉，张钰等：基于CMOS图像传感器的皮卫星成像系统设计63置正确后，图像传感器开始工作，输出图像数据；