随着空间遥感技术的发展,高分辨率、高灵敏度遥感成像系统成为未来发展的趋势,得到各个国家的高度重视。然而在轨高分辨率卫星驻留时间较小,使得传统推扫成像系统灵敏度下降。为了获得高分辨率、高灵敏度成像效果,本课题设计并实现了一种基于紫外增强型面阵CCD探测器,采用软件开窗技术的紫外数字TDI成像系统,对机载乃至星载高分辨率、高灵敏度紫外成像系统的技术发展具有一定的借鉴意义。本课题在充分研究CCD探测器结构和成像原理的基础上,选用600×480元某面阵CCD探测器构建紫外成像系统。成像系统可以工作在凝视和时间延迟积分(TDI)推扫两种成像模式,用户可以根据需求在两种成像模式中选择切换。对面阵CCD探测器采用软件开窗技术实现数字TDI成像。ADC转换后的图像数据通过LVDS串行输入到FPGA,并在FPGA内部实现片上数字TDI算法。另外,为了适应机载实验平台,本系统实现小型化设计目标。课题以FPGA中MAC核和物理层芯片的方式,实现了千兆以太网数据传输方案。课题完成了紫外数字TDI成像系统的整体设计,并获得了凝视成像和TDI推扫成像结果,通过一系列相关实验验证了系统成像性能,在此基础上,就系统出现的问题进行了总结,并提出相关解决建议。本课题研制的紫外数字TDI成像系统,可以工作在凝视和TDI成像模式,成像系统的积分时间可以设定在0.1ms-3s。系统在弱光、低积分时间下成像,通过改变TDI阶数可以获得较高的图像对比度。在一个标准太阳常数下,凝视成像模式信噪比可以达到900;64阶TDI推扫模式信噪比可以达到4100。本课题的创新点总结如下:1.本文首先分析了空间大视场TDI相机在轨成像时,由于偏流角和速度失配导致的MTF退化。在此基础上,采用紫外增强型面阵CCD探测器和窄带紫外滤光片构建成像系统,实现凝视和TDI推扫两种成像模式之间的软件可编程切换。实现对不同情况下的成像选择,凝视成像模式可以对重点对象长时间观测;TDI推扫成像可在短积分时间条件下观测微弱信号,获得更高信噪比。2.采用软件开窗技术实现任意阶(≤64阶)数字TDI成像,TDI阶数可在上位机中输入。在FPGA内部利用硬件系统实现数字TDI算法。硬件实现TDI算法,一方面,加快TDI算法实现速度,另一方面,在星载遥感系统成像时,数据传输接口带宽有限,片上数字TDI处理可减轻数据传输接口的压力。另外,本系统采用LM98640来实现模数转化,该ADC具有14bit量化位数和40Msps转化速率,并具有双通道输入和LVDS数据模式输出,可工作在采样保持(S/H)或相关双采样(CDS)模式下。