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视频卫星是一种近年研发的可以对地面拍摄视频和图像的观测卫星,它通过对卫星姿态的调整,使相机在一定时间内对着某一区域连续成像。而传统的对地观测卫星只能对某一区域拍摄单幅图像,在获取某区域的动态信息方面无法与视频卫星相提并论。但是目前的视频卫星只是单纯地获得对地观测视频,地面站在视频传下来之前无法得知视频具体内容,有可能下传的视频对用户毫无价值,浪费时间和卫星资源。而且随着视频卫星的分辨率不断提高,受卫星与地面站间的下传数据带宽的限制,视频卫星数据的冗余度会增大,这构成了目前视频卫星发展的瓶颈。而通过在卫星上进行数据处理,剔除无用数据,有选择地下传有用数据,则可有效克服以上瓶颈。本文设计视频卫星智能成像系统作为视频卫星的主载荷,集成像和视频处理于一体,采用CMOS+FPGA+DSP的硬件平台,该系统在获取观测视频后在DSP中实时地进行运动目标的检测,生成检测结果的信息流,供用户直接浏览和检索,再决定是否将视频传输给地面站,这样可以改进获取视频卫星数据的流程,最大化地利用卫星资源,有效地克服目前视频卫星受下传数据带宽的限制,提高视频卫星的智能化水平,推动视频卫星的市场化应用。视频卫星智能系统设计这一研究课题由本文作者与合作伙伴共同完成,本文作者负责系统硬件平台的设计和CMOS图像传感器的驱动软件设计,它是整个课题的研究基础。本文主要工作如下:(1)制定视频成像系统的硬件平台设计方案。通过对视频成像系统所要实现功能的分析,对系统所需器件的类型和性能进行对比,确定了总体方案,选择CMOS图像传感器为成像核心、FPGA为驱动核心、高速大容量的DDR3为数据缓存、DSP为图像处理核心及Camera Link接口为成像系统输出接口。(2)搭建CMOS+FPGA+DSP的硬件平台。完成CMOS的驱动电路设计和数据缓存DDR3的电路设计,完成FPGA和Camera Link接口的电路设计,完成FPGA配置电路的设计,完成DSP外围电路设计,如拨码开关、JTAG电路、2总线、SPI总线电路和复位电路等,并按电磁兼容的原则进行PCB板的布局布线设计。采取散热和抗辐射措施以满足星载环境对电子设备的特殊要求。(3)完成对CMOS驱动的逻辑设计。完成对CMOS的驱动代码设计和Camera Link的数据输出的逻辑设计,合作伙伴完成基于PC的目标检测代码的设计,后续将移植到该平台上。本文设计的智能成像系统,能够采集2048×2048像素的图像,视频帧频达到50fps,能够满足视频卫星的观测需求。