автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Улучшение фотометрических характеристик многозональных сканирующих устройств на ПЗС для космических систем наблюдения Земли

ШЧНО-ПРОЙЗВОДСТВЕЙНОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ КОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

ЗЛЗЧИЕНИЕ ФОТОМЕТРИЧЕСКИХ ХЙРЙКТЕРЙСТИК ВНОГОЗОНЙЛЬШ СКАНИРЩИХ УСТРОЙСТВ на ПЗС ДЛЯ КОСМИЧЕСКИ СИСТЕИ НЙБЛВДЕШ ЗЕМЛИ

Специальность 05.12.17.-"Радиотехнические н телевнзяоннне система и дстройства."

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

йосква-1991

/

) ■'}

Рабога выполнена в Срдска Ленина и двавдн ордена Трудового Красного Значен» Назчио-иссдедоватедьскои ввститцте приборостроения НПО коскзчесвого приборостроения.

Бадчнаа руководитель - доктор технических наук.

О^шдеасыше оппонеытв:

доктор технических наук, профессор Аваиесов Г.Д. кандидат технически;: наук Крезов В.П.

Ведуцаа оргаипзацкя - Научно-производственное объединение "Планета".

Заяята состоится "___*______1991 г. на заседав» спецяа-

лнзврованкогс совета в НПО космического приборост-

роения по адресу : 111250. Йосква. Лвиаготорнаа ул., д. 53.

С диссертацией косно ознакомиться в библиотеке НИЗ приборостроения.

Автореферат разослан __1991 г.

профессор Селиванов в.С

9чены4 секретарь специализированного совета доктор технических нау

."'■'{ осада характеристики равати

Актуальность проблей н. Среда оснопнах направлений развития научиых исследований а области естсствешшх я технических наук болъпуз актуальность приобрела задача совер-зенствованяо кетодоз изученяа сдай и Мирового океана с цельз рационального использования нх природных ресурсоп, длучзенид про-гиозкрования авлекий природа, познаениа зсеектипностн керопрнятий з области охрана е.чрдгавг;сЛ среда.

Требования по глобальности охвата и оперативности полдчешш пвсораацка о состоянии Зеялн наиболее полно удовлетворятся с ло-мочьз косикческнх систем дистанционного зондирования Зеклн СДЗЗ).

В Советской Совзе с 1333 г. заходится в эксплуатации коснячес-кая сястеиа ЛЗЗ второго поколения для исследования природных ресур-cao Зеиди -"Ресурс-0" ( первый этап -"Pecgpc-01"). Спутники этой системы оперативно передлпт и№>орнац»в по радиоканала».

Многозональной сканируете дстройства (SC'J) авдяатсм основям-вн источниками iiH(?opsai|H» в скстеиаг ЛЗЗ дла наблпдення сдия. В состав сидтннна типа "Ресцрс-fl", наряда с оптнко- яеханрческния сканнрукчимн устройствами, входят ЙС9 оптяяо-яяехтронного типа на приборах с аарадивой связьз ( ÜC3-3 J, работляч&а в вндивим и блызнед ПК диапазонах вола.

Васикая чувствительность, свойственкаа прнбораз с зарядовой сзазьа (ИЗС). как приеашшаа с накопление», позволаег получать с ПСУ 3 инфериацкп с прост ране твеншт разреленаса, практически недостиаиааа дла оптнко аеханнческнх НС9, вследствие ограничения по их чувствительности.

В снстевах хнетаяцяоинего зоадированна «С9, в отдачяе от переда enss кзнер вецательаого теяевяден&я. предназначена не только

царе дачи язобраяЕИиа, 1шес?,аго каксгазальпое сходство с наблв-даеиш объекте», но и для изаерсния яркости природных образований в различный спектральных диапазонах. Поэтому вазной задачей являет са обеспечение гарантированной оогокетрической точности ЙСУ.

В ©отонатраческнх gcrpoficsax раздачавтея, кап известно, ati солвтвыс в относительные точности измерений. йбеолвтине измерения производятся по отковенкв к зталошюяа источнику, в данной случае парвпчаоку государственной;} эталона спектральной энергетической яркости ( Г0СТ8.135-82 >, путем перехода через иторичике эталоны, успальздеаыа для калибров»! в процессе производства приборов. Далее» в полете, находят применение бортовие эталоны, встроенные в прибора, В качество хоросего эталона кохет йспзльэоваться солнечное Езлцчгпае. Практика показывает, что абсолютные точности кзие-ренвя спектральной аркоств у приборов всех T»snoB не преваггаат 6-iOX. IIobuechee абсолвтиой фотометрической точности тесно связа но с проблекой обеспеченна эталонирования, созданием специальных «¡стодик в аппаратуры для этих целей. Данная проблема является са востолтеяьной с выходит за раи;и настоящей работы.

Для иногозоналышх скапирцвднх устройств первоочередной за -дачей является обеспечение относительной Еевду спектральными ка налаии в/шз» иехдц различную аналиэирувциил злевентавк одного спектрального канала точности измерений спектральной яркости. Ееонно этот параметр определяет требдеаув точность изиеренмз кркзнх спектральной яркости ( сигнатцр ), характерных для различила типов прнроднах образований.

В соврекенния системах £33 считается приемлемой относительная точность взаерення, равная 32 ( в перспективе 12 ). Если не приникать специальна вер, то для МСУ на ПЗС эта величина иокет составлять по иоле прения прибора до 402. Поэтону иеобходи-ви анализ источников погрешностей е разработка внЕсиернкх ревенкй.

позволявших реализовать требвеиуа точность с учетов дяесточениа этих требований в бдддщев. Указанна актуальный задачам посвяце-пэ настоп^аа работа.

Цель настоящей работы заклпчаетсз в длучвении фотометрических характеристик кногозональных скаиируо-дих устройств на ПЗС дла космических систем дистанционного зондирования Зеьли.

Зказанная цель достигается пцтгеа:

исследования структура погреяностей н источников исказений сигналов в !1С9 и их взаимосвязи с паранетрайа наблздаеаого объекта;

теоретического и экспериментального исследования ВС9 в целом. определенна предельных и реальных точностких характеристик;

разработки методов и дстройств. длучжавцих фотометрические характеристики МСУ;

моделирования процессов, происходящих в ЙСЗ, обобдениа результатов анализа погревиостей МСУ.

Ревение дказанных задач и синтез на основе полученных ре-здльтатов корректируЕЧнх устройств .позволили создать внсокока-чественнне ЙС9 на ПЗС дла систеин "Ресурс-О" ( "Ресурс-01" ), а такне впервие осдвествнть в нен бортоэда оотоаетрнческуз коррекции видеосигналов в реальной иасатабе вреиени. Создан теоретический и мнпенернкй задел для соввряенствованяя прибороз систем "Ресурс-0", "Океан-О" н аодула "Природа" орбитальной станции "Пир".

Петом исследований. В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследований. Теоретические иетоди базировались на основе теорий телевизионннх,

- s -

сптвческих и инфоризционао-нзиерительных снстен, теории передачи сигналов, оязаке полупроводниковых приборов. Зкперкаентальнке метода основывались на аппаратурной реализации многозональных ска-шфу&цих устройств на ПЗС, с песледуппей проверкой результатов на Еалибровочнвх фотометрических установках и при эксплуатации в составе космических снстеа.

На за*нтд виносятсв слаядачке полоаен'из и результаты работь, представлящие н a g ч u у в новизну:

1. Преклонен иетоя анадкза неравномерности чувствительности КС9, обладавших иеоднорокиостьо спектрально характеристик по по-££j зренпа.

2. Показано» что равномерность чдвстватеяьности Î2C9 ограничена неоднороцностыз спектральных характеристик по пола зрение МСН.

3. Зстаиовлена зависимость неравноверности тернового сигнала ПЗС от тактпзой якагравиа его работн.

4. Яоказаяо влияние неэффективности иереноса ПЗС на фотометрические характеристики МСУ и рассмотрена целесообразность его кокпенсацшз с поноцьв адаптивной фильтрации.

5. Преддовены ветоди расчета погревноств коипенсацна неравномерности тернового сигнала при нзнеиениа тевпература ПЗС к вре-иенн накопления.

6. Рассмотрен принцип построения ВСУ. основанный на шогократ-ион считывании линейки ПЗС и суикированин сигналов в оперативная запонннавцеи устройстве, который позволяет увеличить дкнасшческнй диапазон МСУ.

7. Разработана алгоритии лорнирования коррехтирувцня сигналов устройства кокаесацми систематических погрееностей, позволявшие удучиигь фотокетрЕческцв точность ВСУ на ПЗС.

• 0. Разработана нотоды и аппаратура джа исследования фотометрических псгревшстеЛ НСЯ.

Л и ч и л Л вклад. Научные результата, изложенные з диссертации, получены автором лично. Экспериненталыше данние получены в результате большого коллективного труда, в которой автор приниаал непосредственное участие.

Практическая ценность работы состоят з следующей:

1. Предложенные в диссертации и реализованные в приборах, нс-пользуеззх в советских системах ДЗЗ. азтодн уаеньяениа погренностеЯ путек оптяиизации регнаов работи ПЗС я введения бортовой обработки видеосигналов обеспечили фотометрическая точность ЙСЯ на ПЗС на уровне иирових стандартов ( единица процентов ).

2. Злучаениз Фотоаетрическия характеристик позволили такяз увеличить реадьнуа точность казенной обработка за счет уменьаения влияния квантования сигнала в канале передачи н обеспечить получение потребителями н архивирование фотоаетрнческя более качественной первичной нифориацин.

3. Определены, необходннне при разработке перспективных МСИ на ПЗС. прейельнодостиаиаие точностные характеристики н нанечены пути практической реализации параиетроз, блнзккх к предельнк?! ( десятые доля процента ).

4. Результаты работа яогут быть использованы прн разработке более знрокого класса телевмзнонних устройств на ПЗС.

Использование результатов работа. Результата, полученные в диссертационной работа, использована при создания кногозональанх сканирующих устройств на ПЗС для косиичес-

ках систем ¿"станционного зондирования Эеили "Ресурс-О", "0кеан-0* к иодуяи "Природа" орбитальной станции "Мир".

Апробация работы. Осязание результаты работн докладывались и обсувдались:

на научно-текническни конференциях НИИ приборостроения в 15В0— 138В годак;

иа Всесовзной конференции "Цетодц и средства дистанционного зондирование Зекди и обработки космической информации в интересах народного хозяйства", Рязань» 1989 год;

на VI Кевдукародном сеиинаре "Научное космическое приборострое-нке"» Фрунзе. 1983 гид;

на ыевведоаственнои научно-техническое совещании "Статистические иетодв 19 системы обработки данных дистанционного' зондирования окрувавчей среди", йинск, 19ВЗгод;

на II Всесиизной вколе-сеаинаре "Радиационные процессы в гетерогенных снстеиах", Краснодар, 1990 год.

Работа по создании юногозональных сканирушдих устройств на ПЗС для ДЗЗ откечена серебряной медальи ВДНХ.

Публикации. По иатериалаи диссертации опубликовано 10 научных работ.

Структура и о б ъ е и работв. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изяовенных на 151 странице мавиногшсного текста, включает 29 рисунков и список литературы из 69 наименований.

содерпанне рйботп

Во в в е д е н и и обоснозавагтсп актуальность задачи улушения фотометрических характеристик иногозоналышх ска-нирувцих устройств 1 ЙСЧ ) на ПЗС. сфоркулировеиа цель диссертация, показана ее научная новизна я практическая ценность, кратко првшеденн основное положения.

В первой главе расскатртааятса тенденция разгитга средств дистанционного зоадкровапяа а кесто, занлиасаое ?;:тго-зоиадьнЕвя скаинруизики устройствам па ПЗС. Определяется ссс-тавляЕвдз фотометрической погреаности я зорзулнрузтся зздач:» исследования. Зтп задач:; ватекаат нз практический потребностей, внавлвнннн в процессе ниогогзтней эксплуатация ЙС9 на ПЗС.

Первое МС9 на ПЗС било ' установлено на спутнике "2атеор-Природа", запученнои в 1980 году. Зсовергенствовашше ЙСЗ этого типа использовались в составе спутников хосанчееких скстсч дистанционного зондирования "Рссурс-0*, запупзшшх в 1983, 1335, 1988 годах. .

3 о второй глазе приводятся результата исследования источников фотометрических погреяностей аногозоналъкнх сканкруп-цйх устройств на ПЗС.

Исследование факторов, определят»* величину иерлвноигрпсс-ти темнозого сигнала Дв лннейник фотопрнеиникая на ПЗС с разделением функций накопления и переноса ( наиболее распространенный тип линейного фотоприеннкка, кспользуеного о ЙСУ ) выявило взашгосвазь величина ¿^Огс с тактовой днаграаной работа ПЗС:

- 10 -

л^тс(1)=аэл^(1)Тм+о„д^а)Т0СГ ; « i >

где - плоцади фоточувствительного элемента и элеиента

регистра переноса;

Д^Л/'^пЙ-неравиоиерность плотности текнового тока в секции накопления и в регистре переноса, соответственно;

Хь^ост' - врекена накопления и остановки регистра переноса, соответственно.

Биравение ( 1 Э является исходный дла расчета неравномерности тернового сигнала в выходной сигнале ПЗС и ПСУ в целой.

Экспериментальные исследования зависииости aQ-tc от тактовой диаграииы, проведенные авторои на ПЗС типа 1200ЦЛ2, показала, что уае при Т^-0,03ТН необходимо дчитивать вклад в неравномерность теннового сигнала составлявшей, накопленной в регистре переноса.

Характерна особенностьи ИСЗ на ЛЗС явлаетса неравномерность чувсвнтельности по пола зрения. Источников данного вида фотометрической погрееиости является неравиоиерность чувствительности ПЗС н неравнонерность пропускания оптической систеиы. Результирувдая неравномерность чувствительности КСН от воздействия этих двух KCTG4HÜK0S нояет достигать 50Z.

Анализ спектрально характеристик ЦСУ выявил их неоднородность по лодв зрения прибора. Основннм источников данного вида погревностей явдяится интерференционные эффекта в оптическом тракте ЫСЬ. При этом возиовни два иеханнзиа влияния интеферен-цнонних эффектов на неоднородность спектральных характеристик.

Первый юеханизи характерен для фотоприеиников на ПЗС, где толдмна просветлавцего поирнтид монет пенятся по длине фоточувствительной часты.

Второй кехаквзе в больней степени характерен для натер-

~ и -

Оеретщионннх фильтров, спектральное характеристики каторнх существенно зависят от угла падения светового пучка.

Специфической особенностью ЙСЗ ка 113С является зависимость ЧКХ фотоприейника от величина и распределен;:.-! оспепеипостя а о фоточузствителыюй части. Зто явление обусловлено нез?;?е::т:гз-ностьо переноса зарядов и особенно сильно прогвлястса в ПЗС с поверхностный каналом. Вликкне неэффективности переноса на оэ-личину и форйу неравномерности теянового сигнала и сигнала при засветке ПЗС козет приводить к овибкай компенсации погрепностэЯ более 302 в случае использования фотокетрвческой коррекции.

С учетом особенностей внходного сигнала ПЗС проведен анализ систематических погревностей, вносимых изиерительнаа видез-трактом ИС9. Показано, что видеотрактн с цифроаналогооун регулированием характеристик в совокупности с атоматизированни:1 рабочим место» позволапт существенно ( з 2-3 раза ) повысить точность энергетической привязки ' к эталонному источнику излучения по сравнения с традиционным нет одами.

В третьей главе рассматривается пути цненьэзнпя погревностей НСУ на ПЗС. йспользузтся два подхода а реаенпз этоД задачи:

консервативный, основанный на ухенъгеннп погревностей путев совервенствования характеристик отдельных узлов на базе новых технологий, резииов работ, конструктивных ревениЯ, отбора элеиентов и т.д.;

активный, основанный нз компенсации погрешностей при обработке видеосигнала.

Сравнение вакнейвнх фотокетрическнх характеристик приборов с обработкой сигналов и известии» аналогов показывает, что при испоньзоваиии современной злеиенткой базы п эффективных алгоритмов обработки сигналов бортовая обработка позволяет значитесь-

но улучиить характеристики МСЗ без существенного увеличения их габаритов и массы. Кроме того, бортовая обработка способна реализовать более високув точность фотометрической коррекции по сравнение с наземной обработкой за счет использования видеосигналов, квантованных на большее число уровней, чем передается по радиолинии.

Показано, что нестабильность температуры и времени накопления ограничивает предельнув точность компенсации погрешностей. Получены формулы, позволявшие проводить количественнув оценку влияния этих факторов на точностные характеристики МСУ на ПЗС.

Выявленная адекватность влияния изменения температуры н времени накопления на погрешность компенсации неравномерности темнового сигнала может быть использована для уменьшения ошибки компенсации с помодьв контура автоматического регулирования времени накопления по изменение температуры ПЗС.

Среди известных способов компенсации мультипликативных искажений ТВ камер наиболее широко используется обработка сигналов. Однако известные методы анализа погрешностей этого способа не учитывает неоднородность спектральных характеристик МСУ по полв зрения. В диссертации проводится анализ погремностей неравномерности чувствительности на основе модели МСЗ, учитывавшей индивидуальность спектральных характеристик Г (М каядого анализирующего элемента МСУ и различие в спектральных плотностях энергетической яркости эталонного источника используемого для выравнивания чувствительности по полв зрения, и наблюдаемых объектов В(А).

В ходе этого анализа доказана теорема о влиянии неоднородности спектральных характеристик по полв зрения на равномерность чувствительности при изменении спектральной плотности энергетической яркости наблвдаемнх объектов. Зта зависимость делает

невозможнни выравнивание чувствительности при обработке сигналов одноврекенно дла все» воэновннх спектральных плотностей энергетической яркости ВСЛ) иабдвдаеинх объектов. •

Если выравнивание проводилось по эталонному источника то, при неоднородности спектральных характеристик чувствительности по пола зрения в одном спектральной канале ИСЗ лР^С^О н/или отличии спектральной плотности энергетической яркости наблпдаеного объекта от спектральной плотности эталонного источника Д0 (Л) при равномерной засветке выходной сигнал данного канала будет иметь иесто неравяоаерность:

аа ро

о О

При идеальной точности установки коэффициентов преобразования излучения лвбих двух анализируюцих элементов К^ и К^, уравнение С 2 ) характеризует предел равноиерности чуасвительности в одной спектральном канале МСЗ с обработкой сигнала, ограниченный неоднородности спектральной чувствительность» МСЗ по пола зрения и различием спектральных плотностей яркости объекта и эталонного источника.

В системах ДЗЗ первоочередной задачей является обеспечение относительной меаду спектральными каналами точности измерения спектральной яркости. Исследование факторов, ограничивавших эту точность проводилось на основе полученных выае результатов. При этом считалось, что для центральных элементов строки каядого спектрального канала нсн выполняется условие "баланса белого".

В результате проведенного исследования получены вырааения, позволявшие установить влияние неоднородности спектральных ха-

рактерксткк МСЗ по пода зрения в различия спектральных характеристик энергетической яркости эталонного источника к каблвдаемо-ги объекта на погрешность относительного измерения яркости двумя каналами НСЗ. При отличии спектральной плотности энергетической яркости эталонного источника ш "белого" объекта, эти выравения нозсоеевт вкявить величину разбаланса "белого" мевду спектральная каналами по длине строки.

Для количественной оценки влияния неоднородности спектральных характеристик чувствительности ИСУ на фотометрическув точность бил проведен расчет равномерности чувствительности по поле зреивя МСЗ кля некоторых типичных объектов наблидениа - снег, песок, зелень. При расчете задавалась прямоугольная форма спектральной характеристики чувствительности, границе пропускания которой зависят от положения объекта в поде зрения МС9. Использоваввийся при расчете закон изменения спектральной чувствительности, характерен для МСН со спектроделительной системой на интерференционных фильтрах, спектральные диапазоны сеответствувт каналак прибора 30098, а спектральная плотность энергетической яркости эталонного источника - установке "Камелия".

Расчеты показали, что систематическая погрешность, возникающая при кабдвдении объектов типа "зелень" в 1-ом спектральном диапазоне С 0,5...0,6 ккк ) на крав пола зрения прибора ЗЙ098 ( 2 угя. градуса) составляет примерно 0,52. Если выравнивание производить по источнику с спектральной плотностьп энергетической яркости соответсвувдей "белому" объекту, то погревность уменьвается почти в два раза к не превмвает 0,3?.

Для МСи с больвими углами поля зрения ( около 40 угл. градусов ) неоднородность спектральных характеристик становится значительной и погревности могут составлять 30...402 в зависимости от типа наблюдаемого объекта.

• В реалыгах КСЗ с обработкой спгнэгоз кзявтсп спсглп-: погрсЕяости равномерности чузствятз.-.ыюста, сбуслозлспнал точ-ностъа определенна корректируем« сигналов, разрядность."-! :::: представления, тсчлястьэ работа корретируг^сго звена в т.д. 3 работе получек» фор^ули для учета этого о.чда погретаостсЛ.

Анализ оактороз, ограипчивас-нх двиакичесинЗ дяапазо.ч "СЗ на ПЗС, показал, что при традиционная способах построешм 1'С*! он ограничен сверху - налрягз.чяеи иасндешгз ПЗС, а сикзу соСст™зи-ткги еумаии ¡ротоариезника и тракта обработки.

Для больюшства созрексннах оотопрнешаяоз из ПЗС каралтгрчо отсутствие устройсва антиблгазпга, предотвращая?,аго досзззкч зарядов при иасвчаава. что ведет к необратикоау псхагенип •!tC¡Jpr,í^^r,*». Зто ограничивает дянаинческаЛ диапазон ¡2СУ оедичхноЗ дякатч^еск^гп диапазона Т13С.

Рассмотрен способ построения ПС9 яа ПЗС с кнсгокрзт:"-:! считыванием $отоприеанмка за время формирования строк;? и сгг^г'рй-ваниси отсчотоз каадого злвиента'в ОЗЙ. Этот способ позволяет реализовать в КСУ бояьяиЛ, по сравнения с традиционными способам. ."¡¡~ накическкй диапазон, предельная величина которого будет определяться физическими ограничениями иа увеличение светосипи сяпчее!-о,", систэяа МСУ. цунами и частотнага характеристиками ПЗС н видсотрак-та.

Проведений теоретический анализ и эксперкзентальнао исследования зависимости гумов фотопркеинкков на ПЗС от реян^а райатн, показали необходимость использования специальной нстодкки установи?! реаииа ввода фонового заряда, обеспечнвасчеЯ иннкиалъннй для данного оотоприеиника дув. Разработанная иртоднка основана на анализе входных характеристик устройства ввода заряда в ПЗС л позволяет при установке режима работы учесть нндквиддадыше тсобенностк гмадого ¡ротопряекника, связанные со спецификой телнологаческого процесса

поеоць® введения фонового заряда ведет к увеличении Вуыов выходного сигнала ПЗС, ограничивавших снизу динамический диапазон НС9, в работе рассматривается возвовность кокпенсацин изменения ЧКХ ПЗС при адаптивной фильтрации. Б качестве критерия целесообразности использования адаптивной фильтрации было принято сравнение модности вуновых процессов на выходе ПЗС с введением фонового заряда

л»

и на выходе адаптивного фильтра с ПЗС без введения фонового

Выбранный критерий соответсвует принятому в системах ДЗЗ способу оценки яркости природных объектов по возвовно больнеку числу отсчетов, при которой спектр вуиов не оказывает существенного влияния на точность измерений.

Теоретический анализ показал, что в случае адаптивной фильтрации водность кумов, при одинаковых результирующих ЧКХ, меиьве, чей на выходе ПЗС с поверхностные каналом и введением фонового заряда. Это связано с тем, что адаптивная фильтрация увеличивает «умы только на вмсхнх частотах, в то время как введение фонового заряда увеличивает вуи практически во всей полосе частот.

Особенно больвой выигрн« от использования адаптивной фильтрации мовно овкдать при работе ПЗС при низких уровнях освеценнос-тн.

В ПЗС с объемным каналов высокая эффективность переноса зарядов достигается без введения фонового заряда, что не дает ввшгрыва

заряда :

со

С 3 )

- 17 -

в отаогвшга сигнал/¡гум при аддптгансЗ сил»трзц:?:1.

3 четвертой глаза щг.:зедеи» результат-« зкспор-":»!!-тальнсго исследования аппаратура, разработанной «а базе теорят?:!5ос-ких полопениЛ, излояршшз: в предндучих главах. Результат'! работ:? внедрена в многозональные сканирующие устройства на ПЗС ткпз 20093, чспольэовапяиеся в состава спутников "Коснос-1Б89", "Косаос-1333" космической системы "Ресурс-01", запушенная соответственно в 1305 и 1908 годах.

На основе анализа особенностей конструкции прибора ЗЯОЭЗ, его измерительного видеотракта и результатов эксплуатации прнборпп а коскичесчих системах дистанционного зондпровапаа нахечзия аерспок-тнви развития данного класса аппаратура.

3 результата использования в прибераз 3^033 комплекса изр по улучиеннп фотометрических характеристик, вклпча^як: оптиаазацмз тактовой диагракаи работы ПЗС, оптимизация резика ввода оонезого заряда, введение бортозой обработки сигналов н т.д., аддитнзмя составляйся систематической погрегности уйеньаена с 162 до 1,3%, мультипликативная составлявшая - с -102 до 2,52, а случайная составлявшей погреЕНоста - с 0,52 до 0,32.

Показано, что точность коапесацна систематических погрешностей при бортовой обработке сигналов зависит не только от особенностей построения видеотракта, но к от аягоритвов формирования корретирупцм сигналов. Так, в результате использования усовер-пенстэованных итерационная алгоритиов формирования корректируй;« сигналов в последуй!?!« приборах ЗЙ098 для системы "Ресурс-3$" аддитивная составлявшая погревности уненьпеяа до 0,42. а мультипликативная - до 1,52.

Результата летних испытаний а опят эксплуатации прнборез ЗЙ098 в составе спутника "Косаас-1339". подтвердили високуя надсн-кость аппаратура а правильность реализованная в ней технических

- 1В -

реаеиий.

Вналлз фотоиетрнческих погревностей приборов ЗйОЗо, проведенный по даннЕа, пояученшш в коке длительной С более 3 лет > эксплуатации, показал их высокуп временнув стабильность и хоро-еее совпадение ( с точностьи 152 ) с теоретическими завнсиыостягиз для дополнительных погрешностей, обусловленными влияние» изменения температурного резина.

На основании теоретического и экспериментального исследования путей улучвеншз фотометрических характеристик 1С9 на ИЗС приводятся концепция перспективного многозонального сканирущего устройства нового поколения с кикропроцессорниа управлением фотометрической коррекцией сигналов.

В заключении приводятся осногшг результата диссертации:

1. Основнна научныв резуяьтатоз настоящей работы является улучвение фото&егрнчеснмх характеристик многозональных скаккрув-дих устройств на ПЗС до уровня, удовлетворявшего требованиям к перспективный прибора» космических систем наблюдения Зеклн в интересах исследования природных ресурсов и охраны окрувасщей среди.

2. Основный теоретическим результатом является выявление факторов ограничивавших ©отометрическув точность кногозональких ска-нкрувщих устройств на ПЗС и разработка методов прнбливенйя точности реалышх устройств к теоретическому пределу.

Чказаннай результат получен благодаря следузцеву:

2.1. Ксследованы источника систематической и случайной пог-ревности ЙСЗ на ПЗС, определявшие точность фотометрических измерений.

2.2. Показано, что наиболее перспектквкнв путей уиеньвения систеватвческкх погревностей ВСЙ на ПЗС является бортовая коррекция сигналов;опредены способы ее реализации на современной

технической Сазе.

2.3. Остановлено, что фотометрическая точность «СМ на ПЗС ограничена пространственной неоднородностью спектрально характеристик НСЗ по полп зрения, нестзбильностья текпература и времени накопления, неадекватностьн спектральной платности энергетической яркости С СПЗЗ ) наблпдаеммх объектов и эталонного источника. нспоЕьзозавзегося для виравкизанна чувствительности, точнастьа обработка сигналов.

2.4. Установлена связь точности компенсация сотоиетркчес:::?* логреиностей с нез®<?ектквностьэ переноса заряда в ПЗС. Показано, что для ПЗС с поверхностней каналов для устранения этой свезя целесообразно использовать вяеето введения ¡зонового заряда адап-тизнуп фильтрацкэ сигнала с ПЗС.

2.5. Проведен анализ Озкторов. ограничивайся дкнаапчаскиД диапазон !1С9 на ПЗС, и рассаотргн принцип построения ПСУ с кио-гократнш считнваниеи ПЗС за вр'екя форкированм строкя и дополнительным накоплениеа информации в СЗУ, которнй позволяет увеличить динамический диапазон ИС9 по сравнения с градкциоикаи.ч способави.

2.В. Яредяозена и внедрена иетодшга аибора репина -ПЗС, га-рантирувцаа нинииальиие для данного фотоприенннка зуаи ввода фонового заряда н позволявшая абеспечать реаягезациз какскиалько-го отнесения скгнал/вуа для кагдого конкретного изделия.

3. Прикладное значение заклачаетса в той, что результат» диссертации могут бить использованн при создании зирокого класса перспективных многозональная сканирувзих устройств на ПЗС с гарантированной фотометрической точностьз для измерительных и телевизионных систем различного назначения.

4. Внедрение полученних результатов в разработку и эксплуатация еногозональнах сканнрупцях устройств высокого прост-

раистзоикого разревениа на ПЗС для систем дистанционного зондировании Зендн "Ресурс-О" ( спутники "Метеор-Природа", "Кос-ssoc-1683"» "Косиос-1939" ) позволило:

4.1. Обеспечить в течении последних 10 дет последовательное павнвение измерительных и визуадьно-деиифровочных свойств информации высокого пространственного разревениа, поступавшей потребители.

4.2. Создать и практически использовать первое МС9 на I1JC с внсокна пространственный разревениен и бортовой обработкой видеосигналов.

4.3. Зхеньвить относительнее фотоыетрическув погреяность 8СЗ на ПЗС с 40-50Z в первых приборах до 32 в приборах, находящихся в настоящее- врека в эксплуатации.

4.4. Создать ветодическув и аппаратную основу дла разработка и производства ВСУ на ПЗС с более высокиии фотометрическими характеристика*« дла перспективных систем наблвдення Зеи-ди о интересах ревения экологических задач.

Все перечисленные работы выполнялись при участии автора i НИИ приборостроения в 1979-1991 годах.

Основное содерязние диссертаций отражено в работах:

1. Новиков М.В. Нетоди определения ревима ввода фонового заряда в ПЗС / Научно-технический сборник. Серия YI, 1989, выпуск 8, С. 48-49.

2. Многозональные сканирующие устройства на ПЗС для исследования природных ресурсов /Селиванов A.C., Тинохин В.в., Нарае-»a М.К., Новиков I.B. /V Техника кино н телевидения,-1989,- Н1t.— С. 50-53.

- ?л -

•3. Принципа построения датчиков ессккчвкого базировался для получения кзобраненая Зешм з вадиноа а дкапазонад. / Гек-тин Н.Н., Котенеа !!.П.. Нараева И.К.. Новиков И.В., Панфилов Я.С.. Тикохнн В.А., Харламов В.Д./ Научно-технический сборник. Сарм VI, 19Э0, выпуск 4,-С. 19-25.

4. Новиков Й.В. Особенности реяяна работы икогоэлевентнах Фотоприекников с остановкой считнваащего регистра// Всесопзная конференция 'Зотода а средства дистанционного зондирования Зеа-ли": Тезиса доклада.- Рязань. 1989." С.49-50.

5. Новиков Й.В., Сулиеаиов Н.й. Коррекция детерскнирокгнп'ги покех телевизионная какер на ПЗС J/ Всесоззная конференции "Лз-

тода и средства дистанционного зондирования Зеядя": Тезиса доклада. - Разакь. 1Э89. С.50.

б. Селиванов Й.С., Новиков И.В., Сулиаанов Н.й. Опат разработки спектрозональнах скаинрушдед устройств высокого разреяенча на ПЗС для коскнчаскоа систейз "Ресурс" // У1 "ездднародинй се-аанар "Научное косиическое приборостроение":Тезмса доклада.- Сруп— зе. .1939.-С.108.

7. Новиков М.В., Нараева 2.К. Повызеиие $отонетрнческоЯ точности сканирувдих устройств на ПЗС для космической системы "Ресурс"// У1 Йездународивй семинар "Научное космическое приборостроение": Тезисп доклада,- Срднзе. 1989. С. 110.

3. Новиков а.В. Бортовая коррекция фотайатрнческах погрешностей спектрозональных канер на ПЗС система дистанционного зон-д::ро2сн?<я Зеклн // йезвеяоястзеннсе научно-техническое совещание "Статистические катода к систем обработка данных дистанционного зондирования окруяаяче.1 среди":Тезкси доклада,- Минск, 1989. С.53.

9. Исследование влияние СЗЛ на функционирование й рабочие характеристики борговык снанероэ чо результатая кх эксплуатации в спстеае "Ресурс-01": результаты исследования ч

средства загати / Нараева М.К., Еукова-Хсванскад 0.5., Новиков М.В., Синельнккова Е.®. //II-ая Всесовзная якода-сеиинар "Радиационные процессы в гетерогенных систеиая Тезксн доклада.- Краснодар, 1990. С. 3.

. 10. Исследование возможности создания глобальной космической снстеша экологического ионнториига. Датчики видимого, ЙК-, НО- и СВЧ диапазонов дла контроля загрязнения к состояния оирдЕакцей. среда. Отчет по НЙР ( втоговый ) / МП приборостроения. 9ДК.621.3843.5/4 Гос. per. В 0-37718.- й. 1383.-182 с.