(Ph.D. (Techn.)), Associate Professor, Senior Researcher at the Institute of Space Instrumentation
кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник института космического приборостроения
Junior Researcher at the Institute of Space Instrumentation, Postgraduate Student
младший научный сотрудник института космического приборостроения, аспирант
Junior Researcher at the Institute of Space Instrumentation
младший научный сотрудник института космического приборостроения
Design Engineer at the Institute of Space Instrumentation, Postgraduate Student
инженер-конструктор института космического приборостроения, аспирант
The aim of the work is to create a universal flexible image capture system required for recording images of various wavelength ranges in space scientific equipment. The main problem of implementing such a system is the limited bandwidth of the channel for forming a full image frame. To solve this problem, the authors designed an algorithm based on the process of recording a frame with accumulation, that allowed to form a full image frame using several real frames with reduced number of pixels got with the matrix photodetector.
The result of the work is a system built on the principle of a tiered design, having small dimensions, high noise immunity, high reliability and resistance to external factors, as well as full support for the FMU (Flexible Microcontroller Unit) core. Russian radiation-resistant electronic components were used as materials. The main HDL (Hardware Description Language) modules were optimized to reduce the number of gates and to adapt for household FPGAs. Parameters comparison of the image capture module implementation on various FPGAs is given in this article. This system can be used both in space equipment (using radiation-resistant electronic components) and for household or educational use (implementing the system on household components). The system also has a number of program-controlled parameters that allow to configure the matrix system registers. For capturing and processing images was created software on a personal computer. The results of debugging the system and examples of test shots are given.
Цель работы состоит в создании универсальной гибкой системы захвата изображения, необходимой для регистрации изображений различных диапазонов длин волн в космической научной аппаратуре. Главная проблема реализации такой системы заключается в ограниченной пропускной способности канала для формирования полного кадра изображения. Для решения проблемы ограниченной пропускной способности канала авторами был разработан алгоритм, основой которого является процесс записи кадра с накоплением, что позволяет сформировать полный кадр изображения с использованием нескольких реальных кадров с прореживанием пикселей, полученных с матричного фотоприемника.
Результатом проделанной работы является система, построенная по принципу этажной конструкции, имеющая малые габариты, высокую помехоустойчивость, повышенную надежность и стойкость к внешним воздействующим факторам, а также полную поддержку FMU (Flexible Microcontroller Unit) ядра. В качестве материалов применялись радиационно стойкие электронные компоненты отечественного производства. Основные модули HDL (Hardware Description Language) были оптимизированы по минимальному количеству используемых вентилей, а также адаптированы для использования в ПЛИС бытового назначения. Сравнение параметров реализации модуля захвата изображения на различных ПЛИС приведено в материалах статьи. Данная система может быть использована в космической аппаратуре (при использовании радиационно стойких электронных компонентов), а также находит бытовое или образовательное применение (при реализации системы на компонентах бытового назначения). Также система имеет ряд программно регулируемых параметров, позволяющих настроить системные регистры матрицы. Для разработанной системы создано программное обеспечение на персональном компьютере для захвата и обработки изображений. Приведены результаты отладки системы и примеры тестовых снимков.