CN110475062A - 一种敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法和系统，该方法包括：获取当前时钟信息；根据当前时钟信息，判断相机是否处于成像时刻；若确定相机处于非成像时刻，则生成待机指令，根据待机指令，关闭提供给焦面电路的焦面时钟信号、全色行同步信号和多光谱行同步信号，相机进入待机模式；若确定相机处于成像时刻，则生成启动指令，根据启动指令，开启提供给焦面电路的焦面时钟信号、全色行同步信号和多光谱行同步信号，相机进入启动模式。本发明采用快速自恢复深度启停方案，精确控制TDI‑CCD的百余路时序驱动信号，精准保存待机前的上千个状态寄存器，使得相机在尽可能深度待机的同时，能迅速精准恢复到待机前的工作状态立即成像。

Description

一种敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法和系统

技术领域

本发明属于航天遥感技术领域，尤其涉及一种敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法和系统。

背景技术

敏捷成像卫星平台具备快速姿态机动能力，为了保障甚至是延长平台寿命，需要最大限度节省整星的能耗，因此在非工作模式下，各分系统需在最小能源模式下运行。

敏捷成像遥感相机，在成像模式下，能够实现同轨多目标成像、多条带拼接成像等几种模式，灵活机动，有效提高成像效率；在非成像模式下，尽可能降低功耗同时能够迅速响应成像，即相机能够快速恢复到成像状态。

以往应用模式下，相机关机再开机恢复时间需要分钟级，完全不能满足敏捷成像的要求。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法和系统，综合考虑整星能耗及平台对相机成像状态快速恢复的要求，采用了快速自恢复深度启停技术，精确控制TDI-CCD(Time Delayed And Integration-Charge Coupled Device，时间延迟积分-电荷耦合器件)的百余路时序驱动信号，精准保存待机前的上千个状态寄存器，使得相机在尽可能深度待机的同时，能迅速精准恢复到待机前的工作状态立即成像。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法，包括：

获取当前时钟信息；

根据所述当前时钟信息，判断相机是否处于成像时刻；

若确定相机处于非成像时刻，则生成待机指令，根据所述待机指令，关闭提供给焦面电路的焦面时钟信号、全色行同步信号和多光谱行同步信号，相机进入待机模式；

若确定相机处于成像时刻，则生成启动指令，根据所述启动指令，开启提供给焦面电路的焦面时钟信号、全色行同步信号和多光谱行同步信号，相机进入启动模式。

在上述敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法中，根据所述待机指令，关闭提供给焦面电路的焦面时钟信号、全色行同步信号和多光谱行同步信号，相机进入待机模式，包括：

对待机指令进行解析，得到焦面时钟关闭使能、全色行同步关闭使能和多光谱行同步关闭使能；

在接收到焦面时钟关闭使能后，延迟2个焦面时钟周期、在多光谱行同步上升沿5个焦面时钟周期后停止向焦面电路发送焦面时钟信号；

执行全色行同步关闭使能和多光谱行同步关闭使能，停止向焦面电路发送全色行同步信号和多光谱行同步信号；其中，停止向焦面电路发送全色行同步信号和多光谱行同步信号的时间与停止向焦面电路发送焦面时钟信号的时间同步。

在上述敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法中，根据所述启动指令，开启提供给焦面电路的焦面时钟信号、全色行同步信号和多光谱行同步信号，相机进入启动模式，包括：

对启动指令进行解析，得到焦面时钟开启使能、全色行同步开启使能和多光谱行同步开启使能；

在接收到焦面时钟开启使能后，在全色行同步低电平时恢复向焦面电路发送焦面时钟信号；

执行全色行同步开启使能和多光谱行同步开启使能，恢复向焦面电路发送全色行同步信号和多光谱行同步信号；其中，恢复向焦面电路发送全色行同步信号和多光谱行同步信号的时间与恢复向焦面电路发送焦面时钟信号的时间同步。

在上述敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法中，根据所述当前时钟信息，判断相机是否处于成像时刻，包括：

对成像任务进行解析，确定两次成像时间间隔；

判断两次成像时间间隔是否满足设定时间阈值；

若确定两次成像时间间隔满足设定时间阈值，则根据当前时钟信息和两次成像时间间隔，判断相机是否处于成像时刻；其中，若所述当前时钟信息指示的当前时刻处于两次成像时间间隔之内时，则确定相机处于非成像时刻；若所述当前时钟信息指示的当前时刻处于成像时间，则确定相机处于成像时刻。

在上述敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法中，还包括：

若确定两次成像时间间隔不满足设定时间阈值，则生成关机指令，根据所述关机指令进行断电处理，关闭相机，进入关机模式。

在上述敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法中，

设定时间阈值为5min；其中，若两次成像时间间隔小于5min，则确定两次成像时间间隔满足设定时间阈值；否则，不满足设定时间阈值。

在上述敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法中，还包括：

对整机功耗的变化量进行检测；其中，整机功耗的变化量＝当前相机模式下的整机功耗-完成相机模式切换后的整机功耗；

若整机功耗的变化量大于+100w，则确定相机成功进入待机模式；

若整机功耗的变化量小于-100w，则确定相机成功进入启动模式。

在上述敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法中，还包括：

在完成相机模式切换后，获取遥测数据包；

对所述遥测数据包进行解析，得到相机成像状态遥测数据位；

根据所述相机成像状态遥测数据位，判断相机是否成功进入待机模式，或判断相机是否成功进入启动模式。

在上述敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法中，还包括：

若确定相机未成功进入待机模式，则重发待机指令；

若重发待机指令三次后，仍未成功进入待机模式，则生成关机指令，根据所述关机指令进行断电处理，关闭相机，进入关机模式。

本发明还公开了一种敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启系统，包括：

设置在积分时间电路上的FPGA芯片，用于

获取当前时钟信息；

根据所述当前时钟信息，判断相机是否处于成像时刻；

若确定相机处于非成像时刻，则生成待机指令，根据所述待机指令，关闭提供给焦面电路的焦面时钟信号、全色行同步信号和多光谱行同步信号，相机进入待机模式；

若确定相机处于成像时刻，则生成启动指令，根据所述启动指令，开启提供给焦面电路的焦面时钟信号、全色行同步信号和多光谱行同步信号，相机进入启动模式。

本发明具有以下优点：

本发明公开了一种敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方案，综合考虑整星能耗及平台对相机成像状态快速恢复的要求，采用了快速自恢复深度启停技术，精确控制TDI-CCD的百余路时序驱动信号，精准保存待机前的上千个状态寄存器，使得相机在尽可能深度待机的同时，能迅速精准恢复到待机前的工作状态立即成像，而且辅助功能不受待机影响，将恢复时间控制在秒以内，精度控制在微秒级。

附图说明

图1是本发明实施例中一种设置在积分时间电路上的FPGA芯片的架构示意图；

图2是本发明实施例中一种CCD工作时序驱动信号示意图；

图3是本发明实施例中一种时钟同步相位关系示意图；

图4是本发明实施例中一种敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法的步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。

本发明公开了一种敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方案，可以但不仅限于依托相机内的积分时间电路、焦面电路和信号处理电路实现。如图1，通过设置在积分时间电路上的FPGA芯片分别产生焦面电路P谱段(全色)/B谱段(多光谱)行同步、时钟信号，以及信号处理电路的复位、P谱段/B谱段行同步信号，为焦面电路及信号处理电路提供电路必须的工作信号。本发明通过控制输入给焦面电路的时序驱动信号(包括：行同步信号，时钟信号及焦面指令使能信号)来完成待机模式和启动模式的切换。

其中，P谱段和B谱段的行同步信号由积分时间电路根据接收到的P、B积分时间指令分别独立执行。P谱段焦面行同步和P谱段信号处理行同步信号保持沿对齐，同样，B谱段焦面行同步和B谱段信号处理行同步信号也保持沿对齐，以保证CCD模拟信号在信号处理电路进行A/D转换时，保持正确的像元关系和相位关系。P、B行同步跳变沿与时钟的下降沿对齐。焦面P、B行同步与信号P、B行同步跳变沿对齐。相位关系如图2所示，其中，图2中T1和T2分别表示B区积分时间和P区积分时间。

如图3，CCD正常工作所需要的数字驱动时序信号具体可以包括：

B区行同步信号：SYN_B

P区行同步信号：SYN_P

B区垂直转移时钟信号：CI_B1﹑CI_B2﹑CI_B3、CI_B4

P区垂直转移时钟信号：CI_P1﹑CI_P2﹑CI_P3、CI_P4

B区行转移时钟信号：CR_B1﹑CR_B2、CR_B3、CR_B4

P区行转移时钟信号：CR_P1﹑CR_P2、CR_P3、CR_P4

转移时钟信号：CRLAST

B区复位时钟信号：RST_B

P区复位时钟信号：RST_P

P谱段焦面行同步和B谱段焦面行同步由积分时间电路产生提供。在待机模式下，积分时间电路关闭了提供给焦面电路的时钟、行同步、指令信号，无法产生TDICCD时序驱动信号，TDICCD停止工作；启动模式下，时钟和同步信号恢复后，TDICCD接收时序驱动信号，输出模拟光电转换信号，恢复工作模式，焦面指令使能信号有效，正常响应相机成像参数调整指令。

如图4，在本实施例中，该敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法，具体可以包括：

步骤101，获取当前时钟信息。

在本实施例中，所述当前时钟信息用于指示当前时刻。

步骤102，根据所述当前时钟信息，判断相机是否处于成像时刻。

在本实施例中，若确定相机处于非成像时刻，则执行步骤103；若确定相机处于成像时刻，则执行步骤104。

优选的，可以通过如下方式判断相机是否处于成像时刻：

对成像任务进行解析，确定两次成像时间间隔；

判断两次成像时间间隔是否满足设定时间阈值；

若确定两次成像时间间隔满足设定时间阈值，则根据当前时钟信息和两次成像时间间隔，判断相机是否处于成像时刻；其中，若所述当前时钟信息指示的当前时刻处于两次成像时间间隔之内时，则确定相机处于非成像时刻；若所述当前时钟信息指示的当前时刻处于成像时间，则确定相机处于成像时刻。

进一步的，若确定两次成像时间间隔不满足设定时间阈值，则生成关机指令，根据所述关机指令进行断电处理，关闭相机，进入关机模式。

优选的，设定时间阈值可以但不仅限于为5min。其中，若两次成像时间间隔小于5min，则确定两次成像时间间隔满足设定时间阈值；否则，不满足设定时间阈值。

可见，在本实施例中，该敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启的核心策略如下：如果两次成像时间间隔≥5min，相机关机以节省能量；在两次成像时间间隔＜5min的情况下，相机采用省电模式，处于待机模式，且相机能快速恢复到成像状态。根据实测，待机模式下，相机分系统功耗节省了近100W，功耗降低为成像模式(启动模式)下的66％，对于整星能源的节省起了重要作用。

步骤103，生成待机指令，根据所述待机指令，关闭提供给焦面电路的焦面时钟信号、全色行同步信号和多光谱行同步信号，相机进入待机模式。

在本实施例中，可以对待机指令进行解析，得到焦面时钟关闭使能、全色行同步关闭使能和多光谱行同步关闭使能；在接收到焦面时钟关闭使能后，延迟2个焦面时钟周期、在多光谱行同步上升沿5个焦面时钟周期后停止向焦面电路发送焦面时钟信号；执行全色行同步关闭使能和多光谱行同步关闭使能，停止向焦面电路发送全色行同步信号和多光谱行同步信号。其中，停止向焦面电路发送全色行同步信号和多光谱行同步信号的时间与停止向焦面电路发送焦面时钟信号的时间同步。

可见，相机进入待机模式下，设置在积分时间电路上的FPGA芯片将提供给焦面电路的时钟、行同步、指令信号关闭。焦面时钟JMCLK使能关闭操作，延迟2个时钟周期，在B区行同步上升沿5个焦面时钟周期后停止发送。P区行同步，B区行同步，与焦面时钟一起关断。焦面指令使能马上发送。

步骤104，生成启动指令，根据所述启动指令，开启提供给焦面电路的焦面时钟信号、全色行同步信号和多光谱行同步信号，相机进入启动模式。

在本实施例中，可以对启动指令进行解析，得到焦面时钟开启使能、全色行同步开启使能和多光谱行同步开启使能；在接收到焦面时钟开启使能后，在全色行同步低电平时恢复向焦面电路发送焦面时钟信号；执行全色行同步开启使能和多光谱行同步开启使能，恢复向焦面电路发送全色行同步信号和多光谱行同步信号。其中，恢复向焦面电路发送全色行同步信号和多光谱行同步信号的时间与恢复向焦面电路发送焦面时钟信号的时间同步。

可见，相机进入启动模式下，设置在积分时间电路上的FPGA芯片将提供给焦面电路的时钟、行同步、指令信号开启。焦面时钟JMCLK使能开启操作，在P区行同步低电平时恢复。P区行同步，B区行同步，与焦面时钟JMCLK一起开启。焦面指令使能延迟5个焦面时钟周期发送。

在本发明的一优选实施例中，该敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法，还可以包括：对整机功耗的变化量进行检测；若整机功耗的变化量大于+100w，则确定相机成功进入待机模式；若整机功耗的变化量小于-100w，则确定相机成功进入启动模式。其中，整机功耗的变化量＝当前相机模式下的整机功耗-完成相机模式切换后的整机功耗。

在本发明的一优选实施例中，该敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法，还可以包括：在完成相机模式切换后，获取遥测数据包；对所述遥测数据包进行解析，得到相机成像状态遥测数据位；根据所述相机成像状态遥测数据位，判断相机是否成功进入待机模式，或判断相机是否成功进入启动模式。

在本发明的一优选实施例中，该敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法，还可以包括：若确定相机未成功进入待机模式，则重发待机指令；若重发待机指令三次后，仍未成功进入待机模式，则生成关机指令，根据所述关机指令进行断电处理，关闭相机，进入关机模式。

在上述实施例的基础上，本发明还公开了一种敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启系统，包括：设置在积分时间电路上的FPGA芯片，用于获取当前时钟信息；根据所述当前时钟信息，判断相机是否处于成像时刻；若确定相机处于非成像时刻，则生成待机指令，根据所述待机指令，关闭提供给焦面电路的焦面时钟信号、全色行同步信号和多光谱行同步信号，相机进入待机模式；若确定相机处于成像时刻，则生成启动指令，根据所述启动指令，开启提供给焦面电路的焦面时钟信号、全色行同步信号和多光谱行同步信号，相机进入启动模式。

对于系统实施例而言，由于其与方法实施例相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例部分的说明即可。

本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法，其特征在于，包括：

获取当前时钟信息；

根据所述当前时钟信息，判断相机是否处于成像时刻；

若确定相机处于非成像时刻，则生成待机指令，根据所述待机指令，关闭提供给焦面电路的焦面时钟信号、全色行同步信号和多光谱行同步信号，相机进入待机模式；

若确定相机处于成像时刻，则生成启动指令，根据所述启动指令，开启提供给焦面电路的焦面时钟信号、全色行同步信号和多光谱行同步信号，相机进入启动模式。

2.根据权利要求1所述的敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法，其特征在于，根据所述待机指令，关闭提供给焦面电路的焦面时钟信号、全色行同步信号和多光谱行同步信号，相机进入待机模式，包括：

对待机指令进行解析，得到焦面时钟关闭使能、全色行同步关闭使能和多光谱行同步关闭使能；

在接收到焦面时钟关闭使能后，延迟2个焦面时钟周期、在多光谱行同步上升沿5个焦面时钟周期后停止向焦面电路发送焦面时钟信号；

执行全色行同步关闭使能和多光谱行同步关闭使能，停止向焦面电路发送全色行同步信号和多光谱行同步信号；其中，停止向焦面电路发送全色行同步信号和多光谱行同步信号的时间与停止向焦面电路发送焦面时钟信号的时间同步。

3.根据权利要求1所述的敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法，其特征在于，根据所述启动指令，开启提供给焦面电路的焦面时钟信号、全色行同步信号和多光谱行同步信号，相机进入启动模式，包括：

对启动指令进行解析，得到焦面时钟开启使能、全色行同步开启使能和多光谱行同步开启使能；

在接收到焦面时钟开启使能后，在全色行同步低电平时恢复向焦面电路发送焦面时钟信号；

执行全色行同步开启使能和多光谱行同步开启使能，恢复向焦面电路发送全色行同步信号和多光谱行同步信号；其中，恢复向焦面电路发送全色行同步信号和多光谱行同步信号的时间与恢复向焦面电路发送焦面时钟信号的时间同步。

4.根据权利要求1所述的敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法，其特征在于，根据所述当前时钟信息，判断相机是否处于成像时刻，包括：

对成像任务进行解析，确定两次成像时间间隔；

判断两次成像时间间隔是否满足设定时间阈值；

若确定两次成像时间间隔满足设定时间阈值，则根据当前时钟信息和两次成像时间间隔，判断相机是否处于成像时刻；其中，若所述当前时钟信息指示的当前时刻处于两次成像时间间隔之内时，则确定相机处于非成像时刻；若所述当前时钟信息指示的当前时刻处于成像时间，则确定相机处于成像时刻。

5.根据权利要求4所述的敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法，其特征在于，还包括：

若确定两次成像时间间隔不满足设定时间阈值，则生成关机指令，根据所述关机指令进行断电处理，关闭相机，进入关机模式。

6.根据权利要求4或5所述的敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法，其特征在于，

设定时间阈值为5min；其中，若两次成像时间间隔小于5min，则确定两次成像时间间隔满足设定时间阈值；否则，不满足设定时间阈值。

7.根据权利要求1所述的敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法，其特征在于，还包括：

对整机功耗的变化量进行检测；其中，整机功耗的变化量＝当前相机模式下的整机功耗-完成相机模式切换后的整机功耗；

若整机功耗的变化量大于+100w，则确定相机成功进入待机模式；

若整机功耗的变化量小于-100w，则确定相机成功进入启动模式。

8.根据权利要求1所述的敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法，其特征在于，还包括：

在完成相机模式切换后，获取遥测数据包；

对所述遥测数据包进行解析，得到相机成像状态遥测数据位；

根据所述相机成像状态遥测数据位，判断相机是否成功进入待机模式，或判断相机是否成功进入启动模式。

9.根据权利要求7或8所述的敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启方法，其特征在于，还包括：

若确定相机未成功进入待机模式，则重发待机指令；

若重发待机指令三次后，仍未成功进入待机模式，则生成关机指令，根据所述关机指令进行断电处理，关闭相机，进入关机模式。

10.一种敏捷成像遥感相机深度待机及快速重启系统，其特征在于，包括：

设置在积分时间电路上的FPGA芯片，用于

获取当前时钟信息；

根据所述当前时钟信息，判断相机是否处于成像时刻；

若确定相机处于非成像时刻，则生成待机指令，根据所述待机指令，关闭提供给焦面电路的焦面时钟信号、全色行同步信号和多光谱行同步信号，相机进入待机模式；

若确定相机处于成像时刻，则生成启动指令，根据所述启动指令，开启提供给焦面电路的焦面时钟信号、全色行同步信号和多光谱行同步信号，相机进入启动模式。