面阵CCD及线阵CCD不能胜任海洋目标观测的要求,选用具有高信噪比高灵敏度的时间延迟积分CCD(Time delay integration CCD, TDI-CCD)作为 探测器并实现其驱动电路。在图像采集过程中,TDI-CCD探测器使用两个读取端口输出。 该探测器驱动电路产 生TDI-CCD和A/D的驱动时序。CCD的模拟输出信号被A/D采样,转换成可被计算机识别 的数字信号。采用FPGA作为主控芯片,产生驱动时序,接收被A/D转换过的数字信号, 并发送图像至计算机。利用相关双采样(Correlated double sampling, CDS)技术滤除TDI-CCD模 拟输出信号的相关噪声,提高信号的信噪比。现场可编程门阵列(Field programmable gate array, FPGA)代码在ISE14.7下进行仿真,实验表明,研制的TDI-CCD驱动电路能够产生CCD要求的驱动时序。

为了提高推扫式航天遥感相机的动态范围, 对TDI-CCD(Time Delay Integration-Charge Coupled Device)的全色谱段和多光谱谱段积分级数的特殊设置方法、相应图像的插值与融合方法进行研究。首先, 介绍了常见的TDI-CCD的像元尺寸和谱段构成等参数, 以及现有高分辨率多谱段融合图像的获取方法, 分析了常规的积分级数设置规律。接着, 提出在提高全色谱段的积分级数, 降低多光谱谱段积分级数的情形下, 分别获取各个谱段的灰度数据, 为提高相机的动态范围提供原始数据。最后, 针对性地提出了图像的融合、插值算法, 可以得到高动态范围、高分辨率的全色图像。实验和计算结果表明: 该方法能够有效提高相机的动态范围, 当P谱段积分级数提高2倍, 全色谱段降低为原来的1/4时, 最终获取的融合图像动态范围可以提高1806 dB。基本满足应用单排TDI CCD提高推扫式航天遥感相机动态范围的要求。

提出了一种高集成度TDI CCD焦平面系统, 成功应用TDI CCD驱动单元厚膜集成模块完成了具有16路CCD信号输出、像元读出频率20 MHz的高集成度高速多光谱TDI CCD焦平面系统的研制。通过采用双通道CCD信号处理模拟前端、厚膜集成驱动单元模块、高速LVDS图像数据传输接口以及机、电、热一体化仿真设计方法, 极大提高了TDI CCD焦平面系统的集成度, 降低了系统互连的复杂程度。系统共有4路图像数据传输接口, 单路传输能力达到1.6~2.5 Gbps, 最高可实现10 Gbps的图像数据带宽, 在保证高数据率的同时, 提高了数据传输的抗干扰能力。阐述了系统设计方案及多光谱TDI CCD探测器工作原理, 并对其中的机电集成设计、驱动单元厚膜集成技术以及高速串行传输总线等关键技术进行了分析描述。通过采用TDI CCD传函测试片对系统进行了测试, 焦平面全系统调制传函平均为0.511。

空间超大视场时间延迟积分电荷耦合器件（ TDI-CCD）相机能在提高观测刈幅的同时有效提高相机灵敏度，然而在其遥感过程中，由于存在地球曲率，导致相机边缘视场地面分辨率退化严重。在分析空间超大视场相机成像的基础上，推导出空间超大视场相机在不同视场位置速度失配比和调制传递函数（MTF）的计算公式。并以某空间超大视场相机为例，分析了 TDI-CCD探测器统一和分片调整行转移周期对成像质量的影响。分析实验结果表明，以 MTF在空间奈奎斯特频率处下降不超过 10%为约束条件，在 TDI-CCD积分阶数为 4阶时，当空间超大视场相机总视场不超过 55.时，可以采用统一调整探测器行转移周期的方法进行像移补偿；当空间超大视场相机总视场达到 120.时，采用分片调整行转移周期的方法可将满足要求的像元视场从 47.8%提高到 86.5%。With Huge FOV

点扩散函数 (PSF)能够完整表征物空间一点发出的光经过相机系统在像空间的分布特性，是反映相机性能的关键参数，也是进行图像复原的重要依据。针对星载 TDI CCD静态 PSF单一刃边法测量时初始相位无法确定、采样点少的问题，提出一套多相位刃边靶标设计及数据处理方法。对多相位刃边法和矩形靶标刃边法静态 PSF测量进行蒙特卡洛仿真，结果表明本文提出的方法测量相对误差小于 2%，且结果稳定，而矩形靶标单一刃边法测量相对误差约 10%。将该方法用于高分二号全色相机的静态 PSF测试，利用双星点靶标对结果进行验证，证明了该方法在星载 TDI CCD静态 PSF测试工程应用中的可行性。

随着激光技术的快速发展，推扫相机的激光干扰问题倍受关注。推扫相机一般有较高的角分辨率，口径大焦距长造价高，若按照对等要求进行干扰实验研究，其技术难度大实验费用高。针对激光对推扫相机干扰效果评价的难题，从推扫相机成像原理和激光对推扫相机干扰机理入手，提出了一个推扫相机激光干扰等效缩比模型，并通过实验对该模型进行了验证。实验表明：在推扫相机F数不变的前提下，保持相同的入瞳激光功率和积分时间，激光对缩比相机与原相机具有相同的干扰效应，即在两相机像面上的激光干扰面积基本相同。该研究成果可应用于激光对推扫相机干扰效果评价和相机激光防护研究等方面。

某航空大视场红外扫描装置采用TDI-CCD探测器、以整机摆扫工作方式扫描成像，由于扫描装置为滚动-俯仰结构的两轴稳定平台，对偏航扰动没有稳定作用，其成像质量易受载机偏航运动的影响。通过运动学分析方法建立扫描装置的视轴运动方程及视轴旋转约束条件，得出不影响成像质量的载机偏航运动范围。在载机实际飞行数据输入条件下进行仿真验证，当载机直线飞行时，其偏航运动不影响成像质量。飞行试验验证表明：摆扫扫描图像清晰，航空大视场扫描装置具有良好的载机偏航运动适应性。

针对大视场TDI CCD拼接相机焦平面存在各通道之间性能的差异性较大，导致多通道拼接好的图像存在明显的亮暗差别等问题，提出一种可靠的、有效的焦平面电路一致性设计方法。首先，介绍了TDI CCD拼接相机焦平面电路结构；其次，全面地阐述了影响焦平面电路非均匀性的因素；然后，从关键元器件筛选、关键电路及PCB一致性设计、FPGA软件一致性设计和多通道主时钟一致性设计四个方面进行了多通道焦平面电路的一致性设计；最后，经过实验证明，在饱和曝光量50%的辐照度下焦平面所有通道响应度的标准偏差为71.4，平均数码值的标准偏差为39.6，同时，所有通道中最低信噪比也能满足44.2dB，所有性能指标满足相机均匀性要求，实现了大视场TDI CCD相机全视场内的高质量成像。