空間相機(jī)時(shí)序與視頻處理電路及實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電學(xué)領(lǐng)域，涉及一種空間相機(jī)時(shí)序與視頻處理電路及實(shí)現(xiàn)方法，尤其涉及一種適用于高可靠性以及高靈敏度的航空、航天遙感相機(jī)的高可靠低功耗時(shí)序與視頻處理電路及實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天科技領(lǐng)域各項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，可靠性設(shè)計(jì)與分析在航天科技領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用和不斷的發(fā)展。
[0003]視頻處理電路是空間相機(jī)中必不可少的組成部分，它的好壞直接影響到整個(gè)CXD相機(jī)成像系統(tǒng)的性能。遙感相機(jī)由于受空間輻射會(huì)導(dǎo)致某些電子元器件損傷，從而降低相機(jī)的壽命和可靠性。目前的空間相機(jī)視頻處理電路為了提高其固有可靠性通常采用熱備份或者冷備份的冗余設(shè)計(jì)。然而熱備份在保障系統(tǒng)可靠性的同時(shí)也帶來(lái)了功耗過(guò)大等問(wèn)題，而完全的冷備份在提高系統(tǒng)固有可靠性的同時(shí)也導(dǎo)致線(xiàn)路板的面積和重量增加，進(jìn)而使整機(jī)的成本增加。
[0004]傳統(tǒng)的時(shí)序與視頻處理電路由以下幾部分組成:模擬視頻信號(hào)的前置放大、相關(guān)雙采樣(CDS)、可編程增益前放(PGA)、A/D轉(zhuǎn)換和FPGA等部分組成。該電路具有電路復(fù)雜、調(diào)試?yán)щy、價(jià)格昂貴、功耗緊張等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式中可靠性不高的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種高可靠以及低功耗的空間相機(jī)時(shí)序與視頻處理電路及實(shí)現(xiàn)方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:本發(fā)明提供了一種空間相機(jī)時(shí)序與視頻處理電路，其特征在于:所述空間相機(jī)時(shí)序與視頻處理電路包括CCD模擬信號(hào)輸入端、視頻信號(hào)選通公共電路、主份嵌位電容、主份視頻處理電路、主份FPGA、主備份(XD驅(qū)動(dòng)時(shí)序選通公共電路、備份嵌位電容、備份視頻處理電路、備份FPGA、電源以及CCD驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端；所述CCD模擬信號(hào)輸入端通過(guò)視頻信號(hào)選通公共電路分別接入主份嵌位電容以及備份嵌位電容；所述主份嵌位電容依次通過(guò)主份視頻處理電路以及主份FPGA接入主備份(XD驅(qū)動(dòng)時(shí)序選通公共電路；所述備份嵌位電容依次通過(guò)備份視頻處理電路以及備份FPGA接入主備份CCD驅(qū)動(dòng)時(shí)序選通公共電路；所述主備份CCD驅(qū)動(dòng)時(shí)序選通公共電路接入CCD驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端；所述電源與視頻信號(hào)選通公共電路相連。
[0007]上述視頻信號(hào)選通公共電路采用ADG201。
[0008]上述主份嵌位電容以及備份嵌位電容均是NPO電容。
[0009]上述主份視頻處理電路以及備份視頻處理電路均采用視頻處理芯片AD9814。
[0010]上述主備份CXD驅(qū)動(dòng)時(shí)序選通公共電路采用或門(mén)JM54AC32BCA。
[0011]上述電源包括公共電路電壓模塊、主份電壓模塊以及備份電壓模塊；所述公共電路電壓模塊分別與視頻信號(hào)選通公共電路以及主備份CCD驅(qū)動(dòng)時(shí)序選通公共電路相連；所述主份電壓模塊分別與主份視頻處理電路以及主份FPGA相連；所述備份電壓模塊分別與備份視頻處理電路以及備份FPGA相連。
[0012]上述公共電路電壓模塊、主份電壓模塊以及備份電壓模塊均采用LM117或LMZ12003 ο
[0013]一種基于如上所述的空間相機(jī)時(shí)序與視頻處理電路的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟:
[0014]I)由視頻信號(hào)選通公共電路接收CCD模擬視頻信號(hào)，并根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)，輸出主份CCD模擬信號(hào)或備份CCD模擬信號(hào)；當(dāng)主份電路正常工作時(shí)，由視頻信號(hào)選通公共電路輸出主份CCD模擬信號(hào)，并進(jìn)行步驟2);當(dāng)主份電路異常工作時(shí)，由視頻信號(hào)選通公共電路切換至備份CCD模擬信號(hào)，并進(jìn)行步驟2);
[0015]2)主份CCD模擬信號(hào)或備份CCD模擬信號(hào)分別通過(guò)主份嵌位電容或備份嵌位電容，將主份CCD模擬信號(hào)或備份CCD模擬信號(hào)的復(fù)位電平嵌到主份視頻處理電路或備份視頻處理電路需要的電壓基準(zhǔn)上；
[0016]3)嵌位后的主份CXD模擬信號(hào)或備份CXD模擬信號(hào)分別進(jìn)入主份視頻處理電路或備份視頻處理電路，同時(shí)接收主份FPGA或備份FPGA輸出的主份視頻處理控制信號(hào)或備份視頻處理控制信號(hào)；輸出主份數(shù)字圖像數(shù)據(jù)或備份數(shù)字圖像數(shù)據(jù)；
[0017]4)主份FPGA或備份FPGA接收主份數(shù)字圖像數(shù)據(jù)或備份數(shù)字圖像數(shù)據(jù)并進(jìn)行低噪聲視頻處理，同時(shí)由主份FPGA或備份FPGA輸出主份視頻處理控制信號(hào)以及主份CXD時(shí)序驅(qū)動(dòng)信號(hào)或備份視頻處理控制信號(hào)以及備份CCD時(shí)序驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0018]5)主備份C⑶驅(qū)動(dòng)時(shí)序選通公共電路接收主份CXD時(shí)序驅(qū)動(dòng)信號(hào)或備份C⑶時(shí)序驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過(guò)或門(mén)選通單路CCD時(shí)序驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:
[0020]本發(fā)明提供了一種空間相機(jī)高可靠低功耗時(shí)序與視頻處理電路及實(shí)現(xiàn)方法，該電路由視頻信號(hào)選通公共電路、主份嵌位電容、主份視頻處理電路、主份FPGA、主備份C⑶驅(qū)動(dòng)時(shí)序選通公共電路、備份嵌位電容、備份視頻處理電路、備份FPGA、公共電路電壓模塊、主份電壓模塊以及備份電壓模塊組成，整個(gè)時(shí)序與視頻處理電路可以封裝在一個(gè)小體積的機(jī)箱內(nèi)。采用專(zhuān)用CCD信號(hào)處理器作為視頻處理模塊來(lái)解決傳統(tǒng)視頻處理技術(shù)采用元器件種類(lèi)多，功耗大，線(xiàn)路板的面積和重量增加的問(wèn)題；同時(shí)采用改進(jìn)的冷備份方法來(lái)提高時(shí)序與視頻處理板的可靠性。實(shí)現(xiàn)了主份或備份時(shí)序與視頻處理電路均可對(duì)CCD輸出的模擬視頻信號(hào)進(jìn)行處理，視頻處理電路和FPGA電路采用了冷備份；本系統(tǒng)在保證高可靠性的同時(shí)避免了由于系統(tǒng)采用完全熱備份的方式而使系統(tǒng)功耗增加以及采用完全冷備份方式而使線(xiàn)路板的面積和重量增加，進(jìn)而使整機(jī)的成本增加的問(wèn)題。同時(shí)為了進(jìn)一步降低功耗提高可靠性視頻處理電路采用專(zhuān)用集成視頻處理器來(lái)完成。本發(fā)明具有可靠性高、體積小、重量輕、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)以及設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)的高功耗、線(xiàn)路板面積和重量過(guò)大以使整機(jī)成本增加的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明所提供的時(shí)序與視頻處理電路的框架原理示意圖；
[0022]其中:
[0023]1-視頻信號(hào)選通公共電路；2-主份嵌位電容；3_主份視頻處理電路；4-主份FPGA ；5-主備份CCD驅(qū)動(dòng)時(shí)序選通公共電路；6_備份嵌位電容；7_備份視頻處理電路；8-備份FPGA ；9-公共電路電壓模塊；10_主份電壓模塊；11_備份電壓模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0024]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明提供了一種高可靠相機(jī)時(shí)序與視頻處理電路，該高可靠視頻處理相機(jī)電路包括:視頻信號(hào)選通公共電路1、主份嵌位電容2、主份視頻處理電路3、主份FPGA4、主備份CCD驅(qū)動(dòng)時(shí)序選通公共電路5、備份嵌位電容6、備份視頻處理電路7、備份FPGA8、公共電路電壓模塊9、主份電壓模塊10、備份電壓模塊11組成。
[0025]為了提高相機(jī)的可靠性，對(duì)時(shí)序與視頻處理電路采用部分的冷備設(shè)計(jì)方案，不僅減小了電路板面積和重量還大大提高了電路的可靠性。
[0026]視頻信號(hào)選通公共電路1:CCD輸出的模擬視頻信號(hào)通過(guò)同軸高頻電纜接入視頻信號(hào)選通公共電路，它實(shí)際上是兩個(gè)分別導(dǎo)通的模擬開(kāi)關(guān)，其模擬開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)分別由主份FPGA或備份FPGA控制輸出。當(dāng)主份電路工作時(shí)，主份FPGA輸出主份視頻信號(hào)選通控制信號(hào)，模擬開(kāi)關(guān)輸出主份CCD模擬信號(hào)；當(dāng)主份電路工作不正常時(shí)，備份FPGA輸出備份視頻信號(hào)選通控制信號(hào)，通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)將CCD輸出的模擬視頻信號(hào)切換至備份電路工作，模擬開(kāi)關(guān)輸出備份CCD模擬信號(hào)，其電路實(shí)現(xiàn)形式可以用ADG201實(shí)現(xiàn)。
[0027]主份嵌位電容2:將主份CCD模擬信號(hào)的復(fù)位電平嵌到后續(xù)視頻處理電路需要的電壓基準(zhǔn)上。為了減小電路復(fù)雜度，提高可靠性，視頻處理采用專(zhuān)用視頻信號(hào)處理芯片，通常專(zhuān)用視頻信號(hào)處理芯片正常工作需要給后續(xù)電路提供一個(gè)參考嵌位電平，(即在CCD每行輸出有效信號(hào)時(shí)，使CCD視頻信號(hào)復(fù)位電平嵌位到某固定電平)常規(guī)情況，其實(shí)現(xiàn)形式為陶瓷電容，但陶瓷電容一般隨穩(wěn)度穩(wěn)定性差，常時(shí)間工作在行逆程期間存在漏電流情況，在使每行復(fù)位電平都需要一定的