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空间太阳望远镜图像预处理系统设计与研制

王宇舟  
【摘要】: 空间太阳望远镜(SST)是将太阳望远镜送到大气层外的太空,在广泛的光谱范围内和在连续的时间演化上,通过高空间分辨率和高时间分辨率太阳探测,实现太阳物理的重大突破并为空间天气预报提供重要依据和新的方法。它的研制成功,将为我国航天应用提供重大新技术和为世界太空科学和航天技术的发展做出我国的重大贡献,并产生深远的影响。 空间太阳望远镜的科学数据处理系统承担着巨大数据量的高速采集、压缩、编码、存储任务,并具有高可靠度的容错技术,它的研制是高难度的新课题。 本课题就是科学数据处理系统的一个子系统——预处理子系统。预处理子系统担负着提高信噪比,压缩数据量和进行stockes参数处理三大任务。科学仪器的16个CCD采集到的数据经预处理子系统处理以后,送到其它子系统。作者在考虑到CCD和其后的存储单元,压缩单元的需求以后,采用目前较为先进而且流行的现场可编程器件(FPGA)来完成提高图像质量、约50倍比的数据量压缩和进行stockes参数处理三大任务。 本论文着重描述了科学数据单元的预处理子系统,其中包括数据分析、接口分析、功能分析、直到器件选择、形成具体实施方案、用VHDL语言编程、通过开发平台调试仿真、PCB板的制作、硬件编程文件下载到硬件芯片,一直到最后的测试的整个过程。使预处理系统的功能达到设计的要求。另外,作者在其它子系统的设计中也作了一些工作,因此将它们进行了相应的描述。 预处理子系统对系统图像的质量是至关重要的,它对数据的压缩情况是海量存储器和压缩单元的设计基础,同时预处理还涉及到矢量磁场的观测问题,科学数据的物理意义和观测参数在此得到了屏蔽,以纯数据的概念送到其后的子系统去。可见预处理子系统的设计和研制的难度和重大意义。


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