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本论文研究的是星光/惯性组合导航技术中星光摄像机的设计技术。本论文的主要工作包括星光摄像机硬件平台的设计和实时图像压缩算法的设计。硬件平台的设计主要包括:针对星体微光探测的要求,采用高帧频、带电子倍增的图像传感器设计了高速星光摄像机电路处理系统,并设计了摄像机机械结构,对结构进行了热仿真,对机械结构进行了优化;实时图像处理压缩算法的设计主要包括算法的设计开发及仿真。
本文分为七章:
第一章阐述了星光摄像机的组成与工作原理,介绍了其主要的技术指标、发展现状及应用,提出了本课题的研究内容和研究意义.
第二章介绍了EMCCD图像传感器内部独特的电子倍增结构,详细分析了CCD97的工作时序和工作原理,在此基础上设计了针对该CCD的直流偏置电路、时序逻辑和时序驱动电路,并针对CCD输出模拟信号设计了射极跟随放大电路.
第三章分析了EMCCD的噪声来源,针对噪声提出了抑制噪声的方法,特别的提出了利用高速ADC实现数字相关多采用的方法,在此基础之上,设计了高速图像处理电路系统,并对高速数字部分电路进行了信号完整的分析和仿真。
第四章设计了摄像机的关键机械结构,并根据正常工作时的发热情况对结构进行了热仿真,分析得到了影响系统导热和散热的因素,并对结构进行了优化。
第五章重点介绍了JPEG压缩标准,并选用该压缩方法设计了针对星光摄像机的实时图像压缩算法,并用matlab软件进行了仿真实验。
第六章对所设计的CCD驱动时序波形和模拟输出信号波形进行了测试,得到了符合CCD要求的波形,验证了电路设计的正确性。
第七章对全文进行了扼要的总结,并提出了进一步的研究内容。