航空数码相机硬件系统实现

论文摘要

航空数码相机是航空胶片相机的替代产品。它利用高分辨率大面阵CCD器件，航空拍摄地面目标的真实场景，拍摄后的侦查图片可直接存储在相机存储系统内，也可经数字传输系统，实时传递给地面中心站或其它飞机。相比航空胶片相机，其突出特点是实时性好，体积小，便于后期的数字图像处理。 电荷藕合器件（CCD）是目前应用较广的光电成像器件，基于CCD的图像采集系统在军事，航天，医学，化工等领域有着广泛的应用，目前市场上的CCD以百万级像素为主，而千万像素的CCD在图像采集和处理系统中的应用还停留在实验室阶段，一般只在特殊的项目中有所采用。 CCD驱动系统作为航空数码相机的关键组件，直接关系到航空数码相机成像的质量。应用过程中的防静电问题，则关系到CCD器件自身的安全问题。本文介绍了利用CCD专用外围芯片组，包括CCD驱动芯片TDA9991HL，CCD时序控制芯片SAA8103，CCD输出信号模数转换芯片AD9824，CCD驱动系统的控制芯片C8051F330，来完成CCD外围电路的设计，并详细讨论了利用该芯片组设计大面阵CCD图像传感器（2200万像素）外围电路时，要注意的一些问题。给出了实验的结果，并分析了误差产生的原因。该电路设计结构简单，可靠，集成度高。 高速数字图像存储的实现需要涉及到总线、存储介质、阵列、协议、软件和硬件的开发等关键技术。在研究工作中，基于SCSI总线和FAST-40底层协议，利用硬件技术，通过底层开发高速数字存储系统，并提出了实际的设计方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外研究状况
• 1.2 无人机侦察系统关键技术
• 1.3 航空数码相机的功能
• 1.4 本文要研究的内容
• 第二章 CCD图像传感器
• 2.1 CCD的工作原理
• 2.1.1 光电荷的产生、存储
• 2.1.2 电荷转移
• 2.1.3 电荷输出
• 2.2 CCD主要性能指标
• 2.2.1 灵敏度
• 2.2.2 光谱响应
• 2.3 CCD的噪声特性
• 2.3.1 CCD噪声分类
• 2.3.2 CCD噪声处理
• 2.3.3 噪声的相关性分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 CCD驱动采集系统硬件设计
• 3.1 芯片选型及概述
• 3.1.1 超高像素CDD的选择
• 3.1.2 CCD驱动模块选择
• 3.1.3 AD转换器件的选择
• 3.2 硬件电路设计
• 3.2.1 CCD及其驱动电路
• 3.2.2 AD器件及其外围电路
• 3.3 成像电路抗干扰技术
• 第四章 数码相机存储系统实现
• 4.1 SCSI系统结构
• 4.2 SCSI协议的底层实现
• 4.2.1 SCSI系统构成
• 4.3 FAS466接口设计
• 4.3.1 FAS466介绍
• 4.3.2 FAS466特点
• 4.3.3 器件的内部结构
• 4.3.4 与微处理器接口
• 4.3.5 FAS466DMA接口
• 4.4 设计SCSI电路板时应注意的问题
• 第五章 系统电路调试及误差分析
• 5.1 FTF4052M驱动信号的调试
• 5.2 TDA9965的调试
• 5.3 误差来源及其分析
• 5.3.1 CCD图像采集的误差
• 5.3.2 数模转换误差
• 第六章 总结和展望
• 附录
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间发表论文
• 致谢