CN117629411A - 支持多自由度像移补偿功能的红外探测器及航空相机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种支持多自由度像移补偿功能的红外探测器及航空相机，该红外探测器包括：红外探测器，包括预先呈“田”字形划分的四个红外光敏区域；分别与四个红外光敏区域电性连接的四个电荷速率控制模块，分别用于驱动四个红外光敏区域中的电荷沿四个预设方向进行电荷转移以进行像移补偿；分别与四个红外光敏区域电性连接的四个制冷模块，分别用于控制四个红外光敏区域的工作温度；分别与四个制冷模块电性连接的四个电荷收集及移位输出模块，用于将各个预设方向像移补偿信息后的电荷进行收集和整理后输出。本发明能够在不增加、移动硬件的前提下，进行多自由度动态运动的像移补偿，降低了成像系统质量、体积、功耗、成本，成像质量高。

Description

支持多自由度像移补偿功能的红外探测器及航空相机

技术领域

本发明涉及航天航空技术领域，尤其涉及一种支持多自由度像移补偿功能的红外探测器及航空相机。

背景技术

在航空相机成像过程中，侦察机(载机)会根据战术的需求进行调整，如：俯仰、偏航、横滚以及复合的运动等。载机姿态调整及复合运动变化会使载机上的航空相机的成像系统在像面上产生像移，从而导致光学系统的成像性能下降，严重时甚至会造成图像模糊，无法使用。对应不同的飞行姿态及复合运动状态，如图1(a)所示，影像在航空相机探测器像面上会留下不同的像移轨迹，如图1(b)所示，矢量的长度表示图像的运动幅度，箭头的方向表示图像运动的方向，对于阵列的不同部分，幅度和方向是不一样的。这种在载机不同的飞行姿态及复合运动状态下探测器像面上大小和方向均不相同的像移称为多自由度像移。

目前发展起来的像移补偿方法主要从三个角度出发：一是采用电子学手段，研制具有时间延迟积分(Time Delay and Integration，TDI)功能或者面阵CCD的CCD器件，针对具体CCD器件采用电荷转移驱动技术来控制积分时间内CCD的电荷转移速度，就可以进行像移补偿；二是对图像处理算法进行研究，通过后期图像处理实现模糊图像的清晰化或纠正像旋转，但是会损失图像信息；三是采用运动控制技术，通过控制曝光时间、惯性稳定平台、变换镜头、快速反射镜等来补偿运动成像引起的像移。这种方法需要改进机械结构，对结构精度、可靠性、稳定性、复杂度、重量控制、成本控制的要求非常高。

但是，上述方式中，目前报道的电子式像移补偿方法主要是利用TDICCD进行前向像移补偿及阶梯式分块补偿航空异速像移，而对航空相机横滚、俯仰、偏航及以上复合的多自由度运动没有给出一个好的解决方案，严重制约了像移补偿技术及高端CCD(支持横滚、俯仰、偏航及复合多自由度动态运动片上补偿CCD)的研制。图象式像移补偿方法是一种事后补偿方法，不具有实时性。运动控制技术补偿方法需要增加机械和光学补偿系统，但机械、光学补偿系统会大幅增加航空相机的重量及体积。

发明内容

基于此，本发明提出了一种支持多自由度像移补偿功能的红外探测器及航空相机，以解决或部分解决现有技术中存在的问题。本申请的支持多自由度像移补偿功能的红外探测器及航空相机能够在不增加、移动硬件的前提下，进行横滚、俯仰、偏航及复合多自由度动态运动的片上补偿，且能够降低成像系统质量、体积、功耗和成本。

第一方面，本发明提供了一种支持多自由度像移补偿功能的红外探测器，包括：

红外探测器，红外探测器包括预先呈“田”字形划分的四个红外光敏区域；

分别与四个红外光敏区域电性连接的四个电荷速率控制模块，四个电荷速率控制模块分别与对应的红外光敏区域的平行于电荷转移方向且不与其他区域相邻的侧边邻接，四个电荷速率控制模块分别用于驱动四个红外光敏区域中的电荷沿四个预设方向进行电荷转移以进行像移补偿；

分别与四个红外光敏区域电性连接的四个制冷模块，四个制冷模块分别与对应的红外光敏区域的垂直于电荷转移方向且不与其他区域相邻的侧边邻接，四个制冷模块分别用于控制四个红外光敏区域的工作温度；

分别与四个制冷模块电性连接的四个电荷收集及移位输出模块，用于将各个预设方向像移补偿信息后的电荷进行收集和整理后输出。

优选地是，四个红外光敏区域包括第一红外光敏单元、第二红外光敏单元、第三红外光敏单元、第四红外光敏单元，第一红外光敏单元与第二红外光敏单元垂直正交，第二红外光敏单元与第三红外光敏单元垂直正交，第三红外光敏单元与第四红外光敏单元垂直正交，第四红外光敏单元与第一红外光敏单元垂直正交。

优选地是，四个电荷速率控制模块包括：

用于驱动第一红外光敏单元中的第一电荷沿第一预设方向进行电荷转移的第一电荷速率控制模块，第一电荷速率控制模块与第一红外光敏单元电性连接，第一电荷速率控制模块与第一红外光敏单元的平行于第一预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接；

用于驱动第二红外光敏单元中的第二电荷沿第二预设方向进行电荷转移的第二电荷速率控制模块，第二电荷速率控制模块与第二红外光敏单元电性连接，第二电荷速率控制模块与第二红外光敏单元的平行于第二预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接；

用于驱动第三红外光敏单元中的第三电荷沿第三预设方向进行电荷转移的第三电荷速率控制模块，第三电荷速率控制模块与第三红外光敏单元电性连接，第三电荷速率控制模块与第三红外光敏单元的平行于第三预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接；

用于驱动第四红外光敏单元中的第四电荷沿第四预设方向进行电荷转移的第四电荷速率控制模块，第四电荷速率控制模块与第四红外光敏单元电性连接，第四电荷速率控制模块与第四红外光敏单元的平行于第四预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接。

优选地是，四个制冷模块包括：

用于控制第一红外光敏单元的工作温度的第一制冷模块，第一制冷模块与第一红外光敏单元电性连接，第一制冷模块与第一红外光敏单元的垂直于第一预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接；

用于控制第二红外光敏单元的工作温度的第二制冷模块，第二制冷模块与第二红外光敏单元电性连接，第二制冷模块与第二红外光敏单元的垂直于第二预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接；

用于控制第三红外光敏单元的工作温度的第三制冷模块，第三制冷模块与第三红外光敏单元电性连接，第三制冷模块与第三红外光敏单元的垂直于第三预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接；

用于控制第四红外光敏单元的工作温度的第四制冷模块，第四制冷模块与第四红外光敏单元电性连接，第四制冷模块与第四红外光敏单元的垂直于第四预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接。

优选地是，四个电荷收集及移位输出模块包括：

用于将第一预设方向像移补偿信息后的第一电荷进行收集和整理后输出的第一电荷收集及移位输出模块，第一电荷收集及移位输出模块与第一制冷模块电性连接；

用于将第二预设方向像移补偿信息后的第二电荷进行收集和整理后输出的第二电荷收集及移位输出模块，第二电荷收集及移位输出模块与第二制冷模块电性连接；

用于将第三预设方向像移补偿信息后的第三电荷进行收集和整理后输出的第三电荷收集及移位输出模块，第三电荷收集及移位输出模块与第三制冷模块电性连接；

用于将第四预设方向像移补偿信息后的第四电荷进行收集和整理后输出的第四电荷收集及移位输出模块，第四电荷收集及移位输出模块与第四制冷模块电性连接。

优选地是，红外探测器包括2048*2048个像元，每个像元大小为15um*15um，四个红外光敏区域均包括1024*1024个像元。

第二方面，本发明还提供了一种支持多自由度像移补偿功能的航空相机，包括：红外探测器镜头、时序脉冲发生器、红外探测器前端信号处理模块、红外探测器接口模块、红外探测器驱动模块和上述任一所述的支持多自由度像移补偿功能的红外探测器；

红外探测器分别与红外探测器镜头、红外探测器前端信号处理模块、红外探测器驱动模块连接，红外探测器驱动模块与时序脉冲发生器连接，红外探测器前端信号处理模块与红外探测器接口模块连接；

红外探测器镜头用于收集目标景物的反射光并将其聚焦于红外探测器上；

红外探测器用于将光信号转换为电信号并进行多自由度的像移补偿；

时序脉冲发生器用于产生系统所需的时序信号；

红外探测器驱动模块用于将时序脉冲发生器产生的时序信号放大为具有足够电压和电流驱动能力的驱动电平信号，并产生红外探测器所需要的直流偏置电压；

红外探测器前端信号处理模块用于将红外探测器产生的信号进行前端处理；

红外探测器接口模块用于将模数转换后的数字信号输出。

本发明的一种支持多自由度像移补偿功能的红外探测器及航空相机，相对于现有技术具有以下有益效果：

本发明的支持多自由度像移补偿功能的红外探测器及航空相机，包括：红外探测器，红外探测器包括预先呈“田”字形划分的四个红外光敏区域；分别与四个红外光敏区域电性连接的四个电荷速率控制模块，四个电荷速率控制模块分别与对应的红外光敏区域的平行于电荷转移方向且不与其他区域相邻的侧边邻接，四个电荷速率控制模块分别用于驱动四个红外光敏区域中的电荷沿四个预设方向进行电荷转移以进行像移补偿；分别与四个红外光敏区域电性连接的四个制冷模块，四个制冷模块分别与对应的红外光敏区域的垂直于电荷转移方向且不与其他区域相邻的侧边邻接，四个制冷模块分别用于控制四个红外光敏区域的工作温度；分别与四个制冷模块电性连接的四个电荷收集及移位输出模块，用于将各个预设方向像移补偿信息后的电荷进行收集和整理后输出。本发明的支持多自由度像移补偿功能的红外探测器，在不增加、移动硬件的前提下，进行横滚、俯仰、偏航及复合多自由度动态运动的片上补偿，降低了成像系统质量、体积、功耗和成本，且能够利用制冷模块控制红外光敏单元的工作温度以提高成像效果，避免受外界温度的干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1(a)、图1(b)为航空相机多自由度运动像移原理示意图及靶面上像移示意图；

图2为本发明实施例的支持多自由度像移补偿功能的红外探测器的系统结构示意图；

图3为本发明实施例的支持多自由度像移补偿功能的红外探测器的整体结构示意图；

图4为像移补偿原理示意图；

图5为本发明实施例的支持多自由度像移补偿功能的航空相机的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

航空多自由度像移产生原因：

在侦察过程中，侦察机为躲避敌方雷达的监视，需要做高速低空飞行。低空高速飞行大大提高飞机自身的战场生存能力和纵深侦察监视能力，但这时航空成像的靶面上会出现严重像移，导致航空成像模糊，像移的存在极大的影响了相机成像质量，使航摄图像的分辨率明显下降。当存在像移时拍摄到的目标轮廓不清晰，目标和周围背景间存在着或大或小的过渡区，它随像移的增大而扩大，当过渡区到达一定程度时就会导致相邻两目标的成像互相交叠甚至不能分辨。侦察飞机的飞行姿态除了进行前向飞行外，还会根据技战术的需求进行调整，如：俯仰、偏航和横滚以及复合多自由度运动，如图1中A所示。对应不同的飞行姿态，影像在靶面上会留下不同的像移轨迹，如图1中B所示。

图2展示了本发明一种支持多自由度像移补偿功能的红外探测器的一个实施例。如图2和图3所示，该支持多自由度像移补偿功能的红外探测器包括：红外探测器1、四个电荷速率控制模块、四个制冷模块和四个电荷收集及移位输出模块。

其中，红外探测器1，红外探测器1包括预先呈“田”字形划分的四个红外光敏区域。分别与四个红外光敏区域电性连接的四个电荷速率控制模块，四个电荷速率控制模块分别与对应的红外光敏区域的平行于电荷转移方向且不与其他区域相邻的侧边邻接，四个电荷速率控制模块分别用于驱动四个红外光敏区域中的电荷沿四个预设方向进行电荷转移以进行像移补偿。分别与四个红外光敏区域电性连接的四个制冷模块，四个制冷模块分别与对应的红外光敏区域的垂直于电荷转移方向且不与其他区域相邻的侧边邻接，四个制冷模块分别用于控制四个红外光敏区域的工作温度。分别与四个制冷模块电性连接的四个电荷收集及移位输出模块，分别与四个制冷模块连接，用于将各个预设方向像移补偿信息后的电荷进行收集和整理后输出。

具体地，红外探测器1内划分的四个红外光敏区域垂直正交排列，使得四个红外光敏区域中的电荷可以沿不同的方向进行电荷转移，且不同红外光敏区域中的电荷的转移方向互不相同，从而能够覆盖到多个不同自由度的像移。

需要说明的是，本发明实施例的支持多自由度像移补偿功能的红外探测器的工作原理为：红外探测器每个红外光敏区域的成像区由二维排列的光敏单元组组成，将所有光敏单元组按列或安排分成若干组，每组由若干列光敏单元组组成。本实施例中，假设红外光敏区域分成N组光敏单元组，如图4中的C1～Cn，设当对目标景物成像时，所成的像在成像区由沿图4所示方向的运动，如果使成像电荷在电荷速度控制单元的驱动下与像移同步运动，即可消除像移的影响。每个红外光敏区域可以补偿一个方向上的像移，即实现一个自由度的像移补偿，当通过设置四个相互垂直正交的红外光敏区域，从而对同一目标景物在多个自由度的像移进行补偿。

优选地，该红外探测器1包括2048*2048个像元，每个像元大小为15um*15um，四个红外光敏区域均包括1024*1024个像元。

进一步的，如图3所示，四个红外光敏区域包括第一红外光敏单元11、第二红外光敏单元12、第三红外光敏单元13、第四红外光敏单元14，第一红外光敏单元11与第二红外光敏单元12垂直正交，第二红外光敏单元12与第三红外光敏单元13垂直正交，第三红外光敏单元13与第四红外光敏单元14垂直正交，第四红外光敏单元14与第一红外光敏单元11垂直正交。

进一步的，如图3所示，四个电荷速率控制模块包括：

用于驱动第一红外光敏单元11中的第一电荷沿第一预设方向进行电荷转移的第一电荷速率控制模块21，第一电荷速率控制模块21与第一红外光敏单元11电性连接。如图3所示，该第一电荷速率控制模块21与第一红外光敏单元11的平行于第一预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接，该第一预设方向为图3所示的向上的方向。

用于驱动第二红外光敏单元12中的第二电荷沿第二预设方向进行电荷转移的第二电荷速率控制模块22，第二电荷速率控制模块22与第二红外光敏单元12电性连接。如图3所示，该第二电荷速率控制模块22与第二红外光敏单元12的平行于第二预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接，该第二预设方向为图3所示的向右的方向。

用于驱动第三红外光敏单元13中的第三电荷沿第三预设方向进行电荷转移的第三电荷速率控制模块23，第三电荷速率控制模块23与第三红外光敏单元13电性连接。如图3所示，该第三电荷速率控制模块23与第三红外光敏单元13的平行于第三预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接，该第三预设方向为图3所示的向下的方向。

用于驱动第四红外光敏单元14中的第四电荷沿第四预设方向进行电荷转移的第四电荷速率控制模块24，第四电荷速率控制模块24与第四红外光敏单元14电性连接。如图3所示，该第四电荷速率控制模块24与第四红外光敏单元14的平行于第四预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接，该第四预设方向为图3所示的向左的方向。

需要说明的是，本实施例上述“上、下、左、右”四个方向的描述是为了方便区分各个红外光敏区域电荷移动方向进行的方位描述，在实际场景中，红外光敏区域的电荷移动方向符合上述方位描述即可。

具体地，通过第一红外光敏单元11、第二红外光敏单元12、第三红外光敏单元13、第四红外光敏单元14分别补偿沿着上、下、左、右方向产生的像移，因此整个红外探测器可以补偿飞机由于方位、俯仰、横滚及复合运动产生的多自由度像移。

进一步的，如图3所示，四个制冷模块包括：

用于控制第一红外光敏单元11的工作温度的第一制冷模块31，第一制冷模块31与第一红外光敏单元11电性连接，第一制冷模块31与第一红外光敏单元11的垂直于第一预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接。

用于控制第二红外光敏单元12的工作温度的第二制冷模块32，第二制冷模块32与第二红外光敏单元12电性连接，第二制冷模块32与第二红外光敏单元12的垂直于第二预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接。

用于控制第三红外光敏单元13的工作温度的第三制冷模块33，第三制冷模块33与第三红外光敏单元13电性连接，第三制冷模块33与第三红外光敏单元13的垂直于第三预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接。

用于控制第四红外光敏单元14的工作温度的第四制冷模块34，第四制冷模块34与第四红外光敏单元14电性连接，第四制冷模块34与第四红外光敏单元14的垂直于第四预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接。

需要说明的是，为了提高红外光敏单元的成像效果，本实施例中，利用第一制冷模块31、第二制冷模块32、第三制冷模块33、第四制冷模块34根据外部温度情况分别实时控制第一红外光敏单元11、第二红外光敏单元12、第三红外光敏单元13、第四红外光敏单元14的工作温度，以保证红外光敏单元能够稳定成像，提高成像效果。

进一步的，如图3所示，四个电荷收集及移位输出模块包括：

用于将第一预设方向像移补偿信息后的第一电荷进行收集和整理后输出的第一电荷收集及移位输出模块41，第一电荷收集及移位输出模块41与第一制冷模块31电性连接。

用于将第二预设方向像移补偿信息后的第二电荷进行收集和整理后输出的第二电荷收集及移位输出模块42，第二电荷收集及移位输出模块42与第二制冷模块32电性连接。

用于将第三预设方向像移补偿信息后的第三电荷进行收集和整理后输出的第三电荷收集及移位输出模块43，第三电荷收集及移位输出模块43与第三制冷模块33电性连接。

用于将第四预设方向像移补偿信息后的第四电荷进行收集和整理后输出的第四电荷收集及移位输出模块44，第四电荷收集及移位输出模块44与第四制冷模块34电性连接。

具体地，第一电荷收集及移位输出模块41、第二电荷收集及移位输出模块42、第三电荷收集及移位输出模块43、第四电荷收集及移位输出模块44分别收集第一红外光敏单元11、第二红外光敏单元12、第三红外光敏单元13、第四红外光敏单元14输出的带有像移补偿信息的电荷并进行移位输出，以供后续成像。

本实施例的支持多自由度像移补偿功能的红外探测器及航空相机，包括：红外探测器，红外探测器包括预先呈“田”字形划分的四个红外光敏区域；四个电荷速率控制模块，四个电荷速率控制模块分别与对应的红外光敏区域的平行于电荷转移方向且不与其他区域相邻的侧边邻接，四个电荷速率控制模块分别用于驱动四个红外光敏区域中的电荷沿四个预设方向进行电荷转移以进行像移补偿；四个制冷模块，四个制冷模块分别与对应的红外光敏区域的垂直于电荷转移方向且不与其他区域相邻的侧边邻接，四个制冷模块分别用于控制四个红外光敏区域的工作温度；四个电荷收集及移位输出模块，分别与四个制冷模块连接，用于将各个预设方向像移补偿信息后的电荷进行收集和整理后输出。本发明的支持多自由度像移补偿功能的红外探测器，在不增加、移动硬件的前提下，进行横滚、俯仰、偏航及复合多自由度动态运动的片上补偿，降低了成像系统质量、体积、功耗和成本，且能够利用制冷模块控制红外光敏单元的工作温度以提高成像效果，避免受外界温度的干扰。

本发明实施例提供了一种支持多自由度像移补偿功能的航空相机，如图5所示，该支持多自由度像移补偿功能的航空相机包括红外探测器镜头100、时序脉冲发生器200、红外探测器前端信号处理模块300、红外探测器接口模块400、红外探测器驱动模块500和上述任一所述的支持多自由度像移补偿功能的红外探测器600。

红外探测器600分别与红外探测器镜头100、红外探测器前端信号处理模块300、红外探测器驱动模块500连接，红外探测器驱动模块500与时序脉冲发生器200连接，红外探测器前端信号处理模块300与红外探测器接口模块400连接。

红外探测器镜头100用于收集目标景物的反射光并将其聚焦于红外探测器600上。

红外探测器600用于将光信号转换为电信号并进行多自由度的像移补偿。

时序脉冲发生器200用于产生系统所需的时序信号。该时序信号包括水平转移信号、垂直转移信号、多自由度像移补偿时序驱动信号等。

红外探测器驱动模块500用于将时序脉冲发生器200产生的时序信号放大为具有足够电压和电流驱动能力的驱动电平信号，并产生红外探测器600所需要的直流偏置电压。

红外探测器前端信号处理模块300用于将红外探测器600产生的信号进行前端处理。该处理操作包括钳位、放大、相关双采样、模数转换等。

红外探测器接口模块400用于将模数转换后的数字信号输出。

其中，时序脉冲发生器200利用FPGA开发，红外探测器驱动模块500利用专用芯片开发，红外探测器前端信号处理模块300利用专用芯片开发，红外探测器接口模块400利用专用芯片开发，为Cameralink接口。

本发明实施例的支持多自由度像移补偿功能的航空相机能够在不增加、移动硬件的前提下，进行横滚、俯仰、偏航及复合多自由度动态运动的片上补偿，且能够降低成像系统质量、体积、功耗、成本。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种支持多自由度像移补偿功能的红外探测器，其特征在于，包括：

红外探测器，所述红外探测器包括预先呈“田”字形划分的四个红外光敏区域；

分别与四个红外光敏区域电性连接的四个电荷速率控制模块，所述四个电荷速率控制模块分别与对应的红外光敏区域的平行于电荷转移方向且不与其他区域相邻的侧边邻接，所述四个电荷速率控制模块分别用于驱动四个红外光敏区域中的电荷沿四个预设方向进行电荷转移以进行像移补偿；

分别与四个红外光敏区域电性连接的四个制冷模块，所述四个制冷模块分别与对应的红外光敏区域的垂直于电荷转移方向且不与其他区域相邻的侧边邻接，所述四个制冷模块分别用于控制四个红外光敏区域的工作温度；

分别与四个制冷模块电性连接的四个电荷收集及移位输出模块，用于将各个预设方向像移补偿信息后的电荷进行收集和整理后输出。

2.如权利要求1所述的支持多自由度像移补偿功能的红外探测器，其特征在于，所述四个红外光敏区域包括第一红外光敏单元、第二红外光敏单元、第三红外光敏单元、第四红外光敏单元，所述第一红外光敏单元与所述第二红外光敏单元垂直正交，所述第二红外光敏单元与所述第三红外光敏单元垂直正交，所述第三红外光敏单元与所述第四红外光敏单元垂直正交，所述第四红外光敏单元与所述第一红外光敏单元垂直正交。

3.如权利要求2所述的支持多自由度像移补偿功能的红外探测器，其特征在于，所述四个电荷速率控制模块包括：

用于驱动所述第一红外光敏单元中的第一电荷沿第一预设方向进行电荷转移的第一电荷速率控制模块，所述第一电荷速率控制模块与所述第一红外光敏单元电性连接，所述第一电荷速率控制模块与所述第一红外光敏单元的平行于所述第一预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接；

用于驱动所述第二红外光敏单元中的第二电荷沿第二预设方向进行电荷转移的第二电荷速率控制模块，所述第二电荷速率控制模块与所述第二红外光敏单元电性连接，所述第二电荷速率控制模块与所述第二红外光敏单元的平行于所述第二预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接；

用于驱动所述第三红外光敏单元中的第三电荷沿第三预设方向进行电荷转移的第三电荷速率控制模块，所述第三电荷速率控制模块与所述第三红外光敏单元电性连接，所述第三电荷速率控制模块与所述第三红外光敏单元的平行于所述第三预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接；

用于驱动所述第四红外光敏单元中的第四电荷沿第四预设方向进行电荷转移的第四电荷速率控制模块，所述第四电荷速率控制模块与所述第四红外光敏单元电性连接，所述第四电荷速率控制模块与所述第四红外光敏单元的平行于所述第四预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接。

4.如权利要求3所述的支持多自由度像移补偿功能的红外探测器，其特征在于，所述四个制冷模块包括：

用于控制第一红外光敏单元的工作温度的第一制冷模块，所述第一制冷模块与所述第一红外光敏单元电性连接，所述第一制冷模块与所述第一红外光敏单元的垂直于所述第一预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接；

用于控制第二红外光敏单元的工作温度的第二制冷模块，所述第二制冷模块与所述第二红外光敏单元电性连接，所述第二制冷模块与所述第二红外光敏单元的垂直于所述第二预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接；

用于控制第三红外光敏单元的工作温度的第三制冷模块，所述第三制冷模块与所述第三红外光敏单元电性连接，所述第三制冷模块与所述第三红外光敏单元的垂直于所述第三预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接；

用于控制第四红外光敏单元的工作温度的第四制冷模块，所述第四制冷模块与所述第四红外光敏单元电性连接，所述第四制冷模块与所述第四红外光敏单元的垂直于所述第四预设方向且不与其他区域相邻的侧边邻接。

5.如权利要求4所述的支持多自由度像移补偿功能的红外探测器，其特征在于，所述四个电荷收集及移位输出模块包括：

用于将所述第一预设方向像移补偿信息后的第一电荷进行收集和整理后输出的第一电荷收集及移位输出模块，所述第一电荷收集及移位输出模块与所述第一制冷模块电性连接；

用于将所述第二预设方向像移补偿信息后的第二电荷进行收集和整理后输出的第二电荷收集及移位输出模块，所述第二电荷收集及移位输出模块与所述第二制冷模块电性连接；

用于将所述第三预设方向像移补偿信息后的第三电荷进行收集和整理后输出的第三电荷收集及移位输出模块，所述第三电荷收集及移位输出模块与所述第三制冷模块电性连接；

用于将所述第四预设方向像移补偿信息后的第四电荷进行收集和整理后输出的第四电荷收集及移位输出模块，所述第四电荷收集及移位输出模块与所述第四制冷模块电性连接。

6.如权利要求1所述的支持多自由度像移补偿功能的红外探测器，其特征在于，所述红外探测器包括2048*2048个像元，每个像元大小为15um*15um，所述四个红外光敏区域均包括1024*1024个像元。

7.一种支持多自由度像移补偿功能的航空相机，包括：红外探测器镜头、时序脉冲发生器、红外探测器前端信号处理模块、红外探测器接口模块、红外探测器驱动模块，其特征在于，还包括：如权利要求1～6任一所述的支持多自由度像移补偿功能的红外探测器；

所述红外探测器分别与所述红外探测器镜头、所述红外探测器前端信号处理模块、所述红外探测器驱动模块连接，所述红外探测器驱动模块与所述时序脉冲发生器连接，所述红外探测器前端信号处理模块与所述红外探测器接口模块连接；

所述红外探测器镜头用于收集目标景物的反射光并将其聚焦于所述红外探测器上；

所述红外探测器用于将光信号转换为电信号并进行多自由度的像移补偿；

所述时序脉冲发生器用于产生系统所需的时序信号；

所述红外探测器驱动模块用于将所述时序脉冲发生器产生的时序信号放大为具有足够电压和电流驱动能力的驱动电平信号，并产生所述红外探测器所需要的直流偏置电压；

所述红外探测器前端信号处理模块用于将所述红外探测器产生的信号进行前端处理；

所述红外探测器接口模块用于将模数转换后的数字信号输出。