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

ЙЙЗЧНО-ПРОаЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ КОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

злзч1еник фотоветрйчесш характеристик многозональных

шнирщнх устройств на пзс дла космических снстея

наблвдения земли

Специальность 05.12.17.-"Радиотехнические п телевизионные снстеиы и дстройства."

Автореферат диссертации на соискание дченой степена кандидата технических наук

йосква-1991

I I

)

Работа наполнена в Ордена Левша к дваядн ордена Трудового Красного Знамени Надчно-нсследовательскои институте приборостроения HDD космического приборостроения.

Вадчний руководитель - доктор технических наук.

Официальные ошшнеыти:

доктор технических иаук. профессор Ованесов Г.А. кандидат технических наук Криков В.П.

Ведуцая организация - Научно-производственное объединение "Планета".

Защита состоится 1991 г. на заседания специа-

лизированного совета в НЛО косиическсго приборост-

роении по адресу : 111250. Иосква, Йввааоторная ул., д. 53.

С дассертацне! иохно ознакоиаться в библиотеке НИ 11 приборостроения.

Автореферат разослан

профессор Селиванов fi.С

Зчений секретарь

специализированного совета

доктор технических наук.

- 3 -

00ЩА9 ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблей а. Среди основных направлений развития научных исследований в области естественник и технических наук больнув актуальность приобрела задача совер-аенствовапия аетодоз изучения суая и Нирового океана с целья рационального использования их природных ресурсов, улучзенид прогнозирования явлений природа, повиаення эффективности кероприятий в области охрана округап^ей средя.

Требования по глобальности охвата и оперативности получения нпфоркацна о состоянии Земли наиболее полно удовлетворятся с по-ио^ьз косиическах систем дистанционного зондирования Зендя С ДЭЗ).

В Советской Совзе с 1903 г. находится в эксплуатации косиичес идя скстеиа ДЗЗ второго покилеккя для исследования природных ресурсов Зеилл -"Ресурс-П" С первый этап -"Ресурс-01"). Спутники этой сиитеца оперативно передавт инфораацкв по радиоканалан.

Многозональные сканируете устройства (МСУ) является основными источниками инфораацни в системах ДЗЗ для наблвденкя един. В состав спутника типа "Ресурс-0", наряду с оптико иеханнческнни сканнруицнан устрсйстваии. входят НСЗ оптаио-электронного типа на прибпрад с зарядовой связьэ ( НС3 -3 >. работешчмв а виднаиа н б л ¡инея НИ диапазонах волн.

Васикаа чувствительность, свойственная приборам с зарядовой связьв (113С). пак приеаннкаа с накопление». позволяет получать с КСЗ-З ннфориациэ с пространственшш разренениеа. практически недостивнаам для оптнко вехакичесяих МСЭ, вследствин ограничения по ах чувствительности.

В систеаах дистанционного зондирования ИС9. в отличие от передавших казер вещательного телевидения, предназначена не только

для передачи изобравения, иксшцего каксииалъное сходство с набля-даеикв объектов. но н дли измерения яркости природных образований о различных спектральных диапазонах. Ноэтоиу вазной задачей являет ся обеспечение гарантированной фотометрической точности УСУ.

Б фотоиатрических устройсвах различаются. как известно, а О солвтншс к относительные точности измерений, Абсолвтнке изыеренкя производятся по отношении в зталошшиу источнику, в данной случае первичноеу государственной« эталону спектральной энергетической яркости ( Г0СТ8.195-82 ), путей перехода через вторичные эталоны, испсльзуевые для калибровки в процессе производства приборов. Далее,. в полете, находят применение бортовке эталоны, встроенные в приборы. 5 качестве хорогего эталона еогет использоваться солнечное излучение. Практика показывает, что абсолнтнне точности измерения спектральной яркости у приборов всех тшюй не превыкаат 6-10%. ИовиЕоше абсолютной фотометрической точности тесно связа по с проблемой обеспечения эталонирования, созданием специальных еетодик и аппаратура дла этих целей. Данная проблеаа является са иостолтельной к выходит за рахки настоящей работы.

Для иногозовальных скапируацих устройств первоочередной за -дачей является обеспечение относительной Еегду спектральными ка-н<ишии и/пен иссду различных» анализируиг;и1Ш згеиентакк одного спектрального канала точности измерений спектральной яркости. Ёвенно этот параветр определяет требуенув точность измерения кривых спектральной яркости ( сигнатур характерных для различиях типов природных образований.

В современных састеиах ДЗЗ считается приеклеиой относи • тельная точность измерения, равная Зг ( в перспективе 12 ). Если не принимать специальных сер, то для ИСУ на ПЗС эта величина воЕет составить по полн зрения прибора до 40г. Поэтоиу необходимы анализ всточнаков погрешностей и разработка внгонернкх рененкй.

позволявших реализовать требь'еауа точность с учетом ужесточения этих требований в будуцен. Указанном актуальный задача» посватана настоящая работа.

Цель настоящей работа заялпчается в улучаении фотометрических характеристик ккогозональнах скаиируп-скя устройств на ПЗС для иосннческих систен дистанционного зондирования Зеьли.

Зказанная цель достигается путей:

исследования структуры псгрекностей и источников нскааеннй сигналов в ИС9 и их взаимосвязи с параметрами наблвдаеяого объекта;

теоретического и экспериментального исследования ЙСЗ в целой. определения предельных н реальных точностных характеристик;

разработки методов и устройств, улучзасчих фотометрические характеристики аСЯ;

ноделнрованна процессов, происходящих в ЙС9, обобщения результатов анализа погревностеЛ Ё1СУ.

Ревение указанных задач и синтез на основе полученных результатов коррекгнруЕциз устройсто позволили создать ннсокока-честсеиияе ЙС9 на ПЗС дла система "Ресурс-0" ( "Ресурс-01" ), а такае впервые ссу-естзить в нем бортсвуя оотокетрическуз коррекции видеосигналов о реальней касотабе вренени. Создан теоретический и' кнЕенерккЗ задел для совершенствования приборов систея "Ресурс-0", "Океан-О" и надула "Природа" орбитальной станции "йир".

Иетоди исследований. В работе использовались теоретические я экспериментальные кгтоды исследований. Теоретические методы базировались на основе теорий телевизионных.

оптических в информационно-измерительных снстеы, теории передачи сигналов, оизике полупроводниковых приборов. Зкперииентальнне метода основывались на аппаратурной реализации многозональны* ска-¡шрдвцих устройств на I13C, с песледуацей проверкой результатов ка Балибровочнах ©отоыетрическнх установках и при эксплуатации к составе космических систем.

11а заз;птд вшзосятсс следуа^не полоаения к результаты работа, представлявшие u a g ч н g в новизну:

1. Преддовен tie ток анализа неравномерности чувствительности ЕСЭ. обладавших неоднородностью спектральная характеристик по полз зрения.

2. Показано, что равномерность чувствятельностн t!C9 ограничена неоднородностью; спектральных характеристик по полз зрения ЙСН.

3. Остановлена зависимость неравномерности тейпового екгна-£а ПЗС от тактозой дкагра^ки его работа.

4. Показано влияние неэффективности переноса ПЗС на фотометрические характеристики ПСУ и рассмотрена целесообразность его компенсации с похоцыг адаптивной фильтрации.

5. Предложены кетоди расчета погреености компенсаций неравномерности тейпового сигнала при изыенешш температуры I13C и вре-кени накопления.

6. Рассыотреи принцип построения ЁСН. основанный ка многократной считывании линейки ПЗС и суммирования сигналов в оперативной запсыннаоцеа устройстве, который позволяет увеличить динамзческий диапазон УСУ.

7. Разработана алгоритм оорикрованма корректирувцн;; сигналов устройства койпесацка скстеватическнй погрешностей, иозволяэцие улучвмть фотоиетрнчеекдп точность I2C9 на ПЗС.

■ 8. Разработаны методы и аппаратура для исследования фотометрических погрееностей МС9.

Личный вклад. Научнне результаты-, излозеннчг в диссертации, полученн автором лично.. Экспериментальные данные поручена с результате бользого коллективного труда, в котором автор приникал непосредственное участие.

Практическая ценность работы состоит з следузчек:

1. Предлозеннне в диссертация я реализованное а приборах, используемых в советских системах ДЭЗ, изтодн уменьгениз пагревнос-зЗ путей оптимизации регнаов работы ПЗС и введения бортозой обработки видеосигналов обеспечили фотометрическуп точность МС!1 на ПЗС на уровне мировых стандартов ( единицы процентов ).

2. Улучзение фотометрических характеристик позволил» такза увеличить реальнун точность наземной обработки за счет уиеньаештэ вднз-ння квантования сигнала в канале передачи и обеспечить получение потребителями н архивирование фотояетрически более качественной первичной информации.

3. Определены, необходиане при разработке перспективных МСЬ' на ПЗС, предельнодосткзииые точностные характеристики и намечены пути практической реализации параметров, близких к предельным ( деезтиэ дола процгнта ).

4. Результат работы аогут быть использованн при разработке более зирокого класса телевизионннх устройств на ПЗС.

Использование результатов работы. Рез'дчьтатц, полученные в диссертационной работа, использованы прп создании кногозональних сканкрукчих устройств на ПЗС для коскичес-

- в -

к»« систем дистанционного зондирование Зеилц "Ресурс-О", "Океан-О" к "Природа" орбитальной станции "Пир".

й п р о б а ц и я р а б о т н. Оснэоние результата работи рок-¿о&игздхсь к ибсуадались:

на научно-технических конференциях НИИ •приборостроения с 1580— 19В8 годах;

на Всесоюзной конференции "Методы к средства дистанционного зондирования Зек/.:; к обработки космической информации в интересах народного хозяйства", Рязань, 1989 год;

на VI Некдцнароднои сешшаре "Научное космическое приборостроение". Срунзе. 1523 год;

на исвведоиственнои научно-техиическои ссвевдшш "Статксткчес-т.и иетсди к систеии обработки данных дистанционного' зондирования окруп-аь^ей среда", &шск, 1989год;

на II Есесиазной сколе-сешжаре "Радиационные процесса с ге-теригеннак систе«^:;", Краснодар, 1330 год.

Работа по созданий ьногозональних сканирусдих устройств на ПЗС для ДЗЗ отмечена серебряной иедальо ВДНХ.

П у б л и к а ц и н. По иатерналаи диссертации опублпкоьано 10 научна), работ.

Структура « о б ъ е и работы. Диссертация состоит из введения, четырем глав и заключения, {¡згоаенпых на 151 странице кашюпнсиогй теиста, вклвчаэт 29 рисунков и список литература из 63 наименований.

СОДЕРПЙНЯЕ РАБОТ И

Во в п е д е н и и обпсноныпаетсп актуальность задачи улучаения фотометрических характеристик многозональных снеа— пирусцнх устройств £ МСУ 1 на ПЗС, сфоркулкропана цель диссертации, показана ее научная новизна н практическая ценность, кратко приведены основное положения.

3 первой гггве рассаатрнваптся тенденции развития средств дистанционного зондирования н еосто, заняяаекое йного-зональнкки скапируичикя устройствами на ПЗС. Определяется свс-тазляецне фотометрической погряаноста и формулируется задачи исследования. Зтп задачи внтекаят из практических потребностей, вкяалешшх в процессе кноголетпей эксплуатация УСУ на ПЗС.

Первое ЦСУ на ПЗС било ' установлено на спутнике "'1йтеор-Пркрода", запущенной в 1330 году. Усопервснствовашше ПСУ этого типа использовались в состаое спутников косигачеекпк систем дистанционного зондирования "Ресурс-0", запуцешшх с ¿983, 1345, 1903 годах. .

Во второй главе приводятся результата исследования источников фотометрических погрешностей ииогозоналышх сизшфуг!-дих устройств па ПЗС.

Исследование рактороз, определпе^ях величину неравномерности темнозого сигнала А-С^-с з линейных Фотоприеиниках на ПЗС с разделение» функций накопления и переноса ( наиболее распространенный тип линейного фотоприекника, используемого п ПСУ ) вия-вило взаимосвязь величии» Л^Охс с тактовой диаграммой работа

пзс:

- 10 -

лЯтсСО=аэлЗДТн+авлЗДТост ; ci)

где т плоцади фоточувствительного элемента и эленента

регистра переноса;

Д^С^А-О1}-неравномерность плотности темнового тока в секции накопления и в регистре переноса, соответственно;

Tsj^cct - времена накопления и-остановки регистра переноса, соответственно.

Быраяение ( 1 ) является исходный для расчета неравномерности теинового сигнала о выходной сигнале ПЗС и УСУ в целой.

Экспериментальные исследования зависимости дQtc от тактовой диаграмма, проведенные авторои на ПЗС типа 1200ЦЛ2, показали, что yac при Т^-0,03ТН необходимо учитывать вклад в неравномерность теинового сигнала составлявшей, накопленной в регистре переноса.

Характерной особенность«! МСН на ПЗС является неравномерность чуисвнтельности но поле зрения. Источников данного вида Фотометрической погреиности является неравномерность чувствительности ПЗС и неравномерность пропускания оптической системы. Результирувг?ая неравномерность чувствительности МСУ от воздействия этих двух источников совет достигать 50Z.

Анализ спектральных характеристик ЙСН выявил их неоднородность по поло зрения прибора. Основном источником данного вида погревностей являвтея интерференционные эффекты в оптическом тракте ЙСЬ. При этом возиознн два механизма влияния интеферен-ционннх эффектов на неоднородность спектральных характеристик.

Первый механизи характерен для фотоприемников на цзс^ где толцина просветлявшего покрытия мозот менятся по длине фоточувствительной часты.

Второй моханази в больней степени характерен для интер-

фереяционных фильтров, спектральные характеристики которых существенно зависят от угла падения светового пучка.

Специфической особенноотьи МСН на 113С является зависимость ЧКХ фотоприемника от величины и распределения освещенности по фоточувствительной части. Зто явление обусловлено неэффективность!] переноса зарядов и особенно сильно проявляется в ПЗС с поверхностным каналов.• Влияние неэффективности переноса на величину и Форму неравномерности текнового сигнала и сигнала при засветке ПЗС кояет приводить к овибкан компенсации погревностей более 30% в случае использования фотометрической коррекции.

С учетом особенностей виходного сигнала ПЗС проведен анализ систематических погревностей, вносимых изнерительнаа видеотрактом КСУ. Показано, что видеотракты с цифроаналоговын регулированием характеристик в совокупности с атоматизированнки рабочим ыестои позволяет существенно ( в 2-3 раза ) повысить точность энергетичэской привязки ' к эталонному источнику излучения по сравнения с традиционными методами.

В третьей главе рзссматрнваптся пути узеньвения погреоностей МСЯ на ПЗС. Использувтся два подхода я рененип этой задачи:

консервативный, основанный на уаеньвении погревностей путей совервенствования характеристик отдельных узлов на базе новых технологий, резимсв работ, конструктивных ревений, отбора элементов и т.д.;

активный, основанный на компенсации погрезностеЛ при обработке видеосигнала.

Сравнение вапнейакх фотоиетрмческих характеристик приборов с обработкой сигналов и известных аналогов показывает, что при использовании современной элементной базы и эффективных алгоритмов обработки сигналов бортовая обработка позволяет значитель-

но улучвить характеристики МС9 без существенного увеличения их габаритов и массы. Кроне того, бортоваа обработка способна реализовать более высокую точность фотометрической коррекции по сравнении с наземной обработкой за счет использования видеосигналов, квантованных на больаее число уровней, чем передается по радиолинии.

Показано, что нестабильность температура и времени накопления ограничивает предельную точность кокпенсацхи погрешностей. Получены формулы, позволяющие проводить количественную оценку влияния этих факторов на точностнне характеристики МС9 на ПЗС.

Выявленная адекватность влияния изменения температуры и времени накопления на погрешность компенсации неравномерности теинового сигнала может быть использована для уменыения оаибки компенсации с помощь» контура автоматического регулирования времени накопления по изменению температуры ПЗС.

Среди известных способов компенсации мультипликативных искажений ТВ камер наиболее аироко используется обработка сигналов. Однако известные методы анализа погрешностей этого способа не учитывает неоднородность спектральных характеристик МСЫ по поло зрения. В диссертации проводится анализ погрешностей неравномерности чувствительности на основе модели МС9. учитывавшей индивидуальность спектральных характеристик F (X) каждого анализирующего элемента ПСУ и различие в спектральных плотностях энергетической яркости эталонного источника Б^С*). используемого для выравнивания чувствительности по поло зрения, и наблюдаемых объектов В(Л).

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

невозиохншг выравнивание чувствительности при обработке сигналов одновременно для всех возможных спектральных плотностей энергетической яркости В(Л) наблвдаемнх объектов.~

Если выравнивание проводилось по эталонное;; источнику то, при неоднородности спектральных характеристик чувствительности по поли зрения в одном спектральной канале МС9 дГ^С^О н/или отличии спектральной плотности энергетической- яркости наблюдаемого объекта от спектральной плотности эталонного источника дВ (Л) при равномерной засветке выходной сигнал данного канала будет иметь место неравномерность:

оо СО

о О

При идеальной точности установки коэффициентов преобразования излучения лвбых двух анализирувмх элементов К^ и К^, уравнение ( 2 ) характеризует предел равномерности чуасвительности в одном спектральном канал« МС9 с обработкой сигнала, ограниченный неоднородность! спектральной чувствительность« МСЗ но поло 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 выше результатов. При этой считалось, что для центральных элементов строки каадого спектрального канала МСЗ выполняется условие "баланса белого".

В результате проведенного исследования получены выраиения, позволяющие установить влияние неоднородности спектральных ха-

рактеристнк ИС9 по полн зрения и различия спектральных характеристик энергетической яркости эталонного источника и наблюдаемого объекта на погреаность относительного измерения яркости двумя каналами ЦСУ. При отличии спектральной плотности энергетической яркости эталонного источника и "белого" объекта, эти выражения позволяет внявить величину разбаланса "белого" между спектральные каналами по длине строки.

Для количественной оценки влияния неоднородности спектральных характеристик чувствительности МСУ на фотометрическую точность был проведен расчет равномерности чувствительности по поло зрения МСУ для некоторых типичных объектов наблвдения - снег, песок, зелень. При расчете задавалась прямоугольная форма спектральной характеристики чувствительности, границы пропускания которой зависят от полоебния объекта в поле зрения ПСУ. Использовавшийся при расчете закон изменения спектральной чувствительности, характерен для МСУ со спектроделительной системой на интерференционных фильтрах, спектральные диапазоны соответствует каналам прибора ЭА098, а спектральная плотность энергетической яркости эталонного источника - установке "Камелия".

Расчеты показали, что систематическая погревность, возникавшая при набдоденин объектов типа "зелень" в 1-ом спектральном диапазоне ( 0,5...О,6 ыкм ) на крав пол* зрения прибора ЗЙ098 С 2 угл. градуса) составляет примерно 0.5Z. Если выравнивание производить по источнику с спектральной плотностьи знергетической яркости соответсвувцей "белому" объекту, то погреаность уменьвается почти в два раза н не превывает 0.3Z.

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

• В реалышх ПСЗ с обработкой сягнзяоз газзстся составхгг-л-з погреснастп равномерности чуэствятелызасти, обусловленная точ-ноетыз определенна корректирует^ скгпэлоз, разрядности представления, точностью работу норрепфуп^егп звена м т.;',. 3 работе получена соргдли для учета зтсго впда погрешностей.

Анализ факторов, ограничивавших динамически диапазон на ПЗС, полазал, что яри традиционных способах построения '.'Сь он ограничен сверху - напряженней насыщенна ПЗС, а снизу собст-зн-акан гунаин готопрнекиика и тракта обработки.

Дяа большинства соэре^епиах сотопрнекнцкоз па ПЗС. хар-а:«тер:'а отсутствие устроЛсва аптпблзнинга, предотвращает,его дксзузкл зарядов при наскцеипи, что ведет к необратимому яскаяонип ка-уоргачт«. Это ограничивает дчнаиическ:!й диапазон ЦСУ величиной динас^-чеснсго диапазона ПЗС.

Рассмотрен способ построения ЕСЗ яа ПЗС с гяогэт;) :««»!:•:! считыванием зотоприехинка за вр'екя ^орннрованяя строк-: и су^'.'чро-ваннем отсчетов каядсго элемента п ОЗУ. Этот способ позволяет реализовать 9 НСУ больпиЯ, по сравнения с традиционнахи способами, дн-нахяческкА диапазон, предельная величина которого будет определяться физичаскикн ограничениями на увеличение светосиси оатич?с::рЛ систгкы "СУ, пумами и частотная характеристика;»! ПЗС п вадсстрд::-та.

Проведенной теоретический анализ и экспервзситаг.мкге кссз»дс-ваимя зависимости суков ^отоприоеннков на ПЗС от рсз.'км рлботк, показали необходимость использо?ан:ш специальной кстодкта устаноккн резииа ввода сснового заряда, обеспечипасдей кшшкалъннЛ для для-ного оотоприеуника зуа. Разработанная кртоднка основана на анализе входная характеристик устройстза ввода заряда в ПЗС л позволяет прч установке рся.чиз работа учесть индивидуальные тссбенности каждого Оотоприекну.ка, связанные со спецификой технологического процесса

изготовлений ПЗС.

Так как известный способ улучвения и стабилизации ЧКХ ПЗС с поноцьф введения фонового заряда ведет к увеличений вумов выходного сигнала ПЗС, ограничивавших снизу динамический диапазон УСЫ, в работе рассматривается возможность компенсации изменения ЧКХ ПЗС при адаптивной фильтрации. В качестве критерия целесообразности использования адаптивной фильтрации было принято сравнение моцнос-ти нуиових процессов на выходе ПЗС с введением фонового заряда 3^(0 и на выходе адаптивного фильтра с ПЗС без введения фонового заряда Х^ I) :

Выбранный критерий соответсвует принятому в системах ДЗЗ способу оценки яркости природных объектов по возмовно больвему числу отсчетоз, при котором спектр вумов не оказывает существенного влияния на точность измерений.

Теоретический анализ показал, что в случае адаптивной фильтрации мощность иумов, при одинаковых результирующих ЧКХ, меньие, чем на выходе ПЗС с поверхностным каналом и введением фонового заряда. Эта связано с тем, что адаптивная фильтрация увеличивает ■умы только на аыевих частотах, в то время как введение фоново1о заряда увеличивает вум практически ьо всей полосе частот.

Особенно больвой выигрыв от использования адаптивной фильтрации мозно овидать при работе ПЗС при низких уровнях освеценнос-тн.

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

со

( 3 )

- 17 -

в отношении сигная/спн при адаптивной сигьтрац-гл.

3 четвертой г газ о прнзэдетз результат;; гг:спс-р-:::сл:-тальнсго исследззаняа аппаратура. разработатшЛ на базе тпгр'!тт:";С-ках полозеияй. изяояеннах в предадут;:« главах. Результат1.* ргбп- ■. внедрены s ииогозеи&дькцз сканпрдзэдае устройства ва ПЗС тпт ¿fiC'OS, чспользовазнийся. з C0CT33S спитнжюо "косйос-1683", 'kcctoc-iss?" космической системы "Рвсурс-01", запу^снчах соотватстаешю з 'л 1308 годах.

!!а ocFijßs аналога особошюстей конструкция прибора 3S033, err. ззхеритвдъасго зкдготракта и результатов зчспяузтацлп язиборек : хосхачесчиз системах дистанционного зопдгфЬоаплг ва^гчэкч nocivo::-тизз разязтна дяннсго класса аппаратура.

S результата использования з приборах ЗЙОЗЭ гска,:г*:сг; :ï?p г.i длачгзппз фогииотрпческях характеристик, вклвч.ггг.-ге: оятй.*.п*:г.г:'.1 тактовой дтагракга работн 1131', оппгехзац^з рег:ж?. з-cr.i! ^саечог:* заряда, снедеано бортозо.1 обработки сигналов к т.д., aziv.r.iT.^r. состгзл2!::;а.п систематической аогрегностн укень2'3:м с Ю:£ .»о :, ÎX, кулъткшшкатквиза составляла - с 40JC до 2,52, a cr¿'y.úv ¿n .;-.с-таиллспаа погресностп - с 0,53: до G.3Z.

Показано, что-точность кскпзсацки сястс'.5зт:;чзск;гд поглетаос-тзЛ пои бортовоЗ обработке скгиэлоз запкслт не толы-j от .-с -яоетеЗ построен:«: вадеотрахта, по к от ахгор'.',т;;сз сор:*:лс?.-л " клрпвт^руг^^.ч слгналсз. Та::, ? результата

пенствованш'.х итерационная а..пгормт:'.оз сорздрооанкч :tcpp<îiïT-iou"-скгнало» в послодвп-'К прлборах 3Ä038 ckctbsü "Ресурс-3!"

аддитивная состазл;г.-г;ая погрезчостз дзекьзепа до О,-!,", а «д.-!,-тхпззхаткзкзя - до ! ,52.

Результата детках кспитгкнЯ и опнт гксллзагицч:' приборе * ЗЙОЭЗ э составе спдтнпкз "Косяос-1933". подтвердил:! гзеакза па*емкость аппаратура я правильность реллчзозгк:':::: з пзй тс:.шпес::лг

ревений.

Анализ фотометрических погревностей приборов 30098, проведенный по данным, подученньш в ходе длительной С более 3 лет ) эксплуатации, показал их васокуп временную стабильность к хоро-вее совпадение С с точностьп 152 ) с теоретичесшши зависииостийя для дополнительных погревностей, обусловленными влиянием кзиенения температурного ревима.

На основании теоретического и экспериментального исследования путей улучаемая фотонетркческих характеристик НСЭ на ПЗС приводится концепция перспективного многозонального сканнрущего устройства нового поколения с кикропроцессорньш управлением дото-иетрической коррекцией сигналов.

В заключении приводятся основные результаты диссертации:

1. Основным научный результатов настоящей работы является улучвенне фотометрических характеристик многозональных скакирув-цих устройств на ПЗС до уровня, удовлетворявшего требованиям к перспективные приборам космических систеи наблюдения Зеьяи в интересах исследования природных ресурсов и охрани окрусасцей среды.

2. Основный теоретически* результатов является выявление факторов ограничивавших фотоыетрическуе точность кногозональкак ска-кирувцих устройств на ПЗС и разработка нетодов пркблигения точности реальных устройств к теоретическому пределу.

Указанный результат получен благодаря следуЕцеку:

2.1. Исследованы источники систематической и случайной пог-ревности НСН на ПЗС, определявшие точность фотометрических изыз-реннй,

2.2. Показано, что наиболее перспективный путем уыеньвения систематических погревностей ВС9 на ПЗС является бортозая коррекция сигналов;опредены способы ее реализации на современной

технической базе.

2.3. Установлена, что фотометрическая точность МСУ на ПЗС ограничена пространственной неоднородностью спектральная характеристик МСУ по поля зрения, нестабильностья температуры и времени накопления, неадзкватностьв спектральной плотности энергетической яркости С СП39 ) каблпдаейия объектов и эталонного источника, нспояьзозавяегося для виравнивания чувствительности, точностьа обриботкн сигналов.

2.4. Установлена связь точности компенсации Оотокетрнческих погрекностей с неэффективностьэ переноса заряда в ПЗС. Показано, что для ПЗС с поверхностная каналов для устранения этой связи целесообразно использовать вместо введения фонового заряда адаптивную фильтрацкл сигнала с ПЗС.

2.5. Праведен анализ факторов, ограничивай".!:; дкнаяическкй диапазон "СЗ на ПЗС, и рассеотрен принцип построения КС9 с кно-гократним считазаниеи ПЗС за зр'екя Соргирозаиия строки н дополнительна!! накоплением информации з СЗУ, который позволяет увеличить динаккческий диапазон ЙСЭ по сравнения с традицнонныш! способакн.

2.6. Предлозена внедрена нетодика выбора разика - ПЗС, га-рантирупщая шпшиалыше для данного лотолриеаника нули ввода фонового заряда и позволявшая обеспечить реализация ваксиыально-го откогения снгнал/суа для кагдого конкретного изделия.

3. Прикладное значение заключается в топ, что результата диссертации еогут бить использованы при создании сирокого класса перспектизинх многозональных сканирующих устройств на ПЗС с гарантированной >?отонетрической точностьа для изаерительних и телевизионных систеа различного назначения.

4. Внедрение получениях результатов в разработку я эксплуатация еногозональннх сканируз"::з устройств високого прост-

ранствонного разрсвения на ПЗС для систем дистанционного зондировании Зевлн "Ресурс-0" ( спутники "Иетеор-Природа", "Кос-ёос-1683", "Косиос-1939" 5 позволило:

4.1. Обеспечить в течении последних 10 лет последовательное повннение изыерительных и визуально-девифровочннх свойств информации высокого пространственного разревения, поступавшей потребителе.

4.2. Создать и практически использовать первое ИС9 на ПЗС с высоки» пространственный разревениен и бортовой обработкой видеосигналов.

4.3. Эменьпить относительнув фотокетрическув погрешность 1!СЗ на ПЗС с 40-502 а первых ирнборах до 32 в приборах, находящихся в настоящее вреда в эксплуатации.

4.4. Создать иетодическув и аппаратнуи основу для разработки и производства КС9 на ПЗС с более высокими фотометрическими характеристиками для перспективных систем наблпдения Зем-

в интересах ревения экологических задач.

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

Основное содервание диссертации отражено в работах:

1. Новиков У.В. Методы определения реиима ввода фонового заряда в ПЗС / Научно-технический сборник. Серия У1, 1989, выпуск 8, С. 4В-4Э.

2. Многозональные сканирующие устройства на ПЗС для исследования природных ресурсов /Селиванов А.С., Тиыохнн В.В., Нарае-ва В.К., Новиков П.В. // Техника кино и телевидения.-1989,- Н11.— С. 50-53.

•3. Принцип построения датчиков косизчекого Еаз;:рооан:;я для получения изобралешш оеили з виднйоз я ЙК диапазонах. / Гек-тин ö.!3., Котенев И.Б., Нараева В.К.. Новиков И.В., Панфилов A.C., Тикохин В.А., Харламов В.Д./ Научно-технический сборник. Серия YI, 1990, выпуск 4,-С. 19-25.

4. Новиков М.В. Особенности регика работа ккогоэлекентнпх Фотопрмекннков с остановкой считывающего регистра// Всесопзнаэ конференции 'Метода и средства дистанционного зондирования 3eü-ла": Тезиса доклада.- Рязань, 1989.' С.49-50.

5. Новиков М.В., Сулнеанов H.A. Коррекция детереинкросанш::: покех телевизионных какер на ПЗС // Всесоюзная конференция "Метода и средства дистанционного зондирования Зеидя": Тезксн догслада. - Рязань, 1989. С.50.

б. Селиванов A.C., Новиков И.В., Сулиианов H.A. Опкт разработки спактрозональных сканирувцих устройств высокого разреженна иа ПЗС для космической система "Ресурс" // YI ЯеядинародннА сн-аннар "Научное космическое приборостроение":Тезиса док-ада.- круизе. .1.939.-С. 108.

7. Новиков И.В., Нараева Й.К. Повышение фотоаетрическоЗ точности сканнрувцих устройств на ПЗС для комической систеяк "Ресурс"// YI йездународный секинар "Научное космическое приборостроение": 'Гезисн доклада,- Орунзе, 1989. С. 110.

8. Новиков М.В. Бортовая коррекция фотонзтрчческях погрэи-нсстей спектрозональных канер на ПЗС система дистанционного зон-дироьанйп Зенля // 2эзведо?.стзенное научно-техническое совещание "Стагистическнэ кетода и систеки обработки данных дистанционного зонднрозания окруяагщей среда":Тезиси длклада.- Еннск, 1989. С.5Э.

3. Исследование влияние СВА на функционирование н рабочие характеристики бортовиз сзанероэ чо результата» кх эксплуатация в свстене "Ресурс-01": результата ясследосанля а

средства защити / Нараева М.К., Еукова-Хованская О.Б., Новиков И.В., Синельникова 13.©. //II-ад Всесовзная якола-семинар "Радиационные процессы в гетерогенных системах ": Тезисы доклада.- Краснодар, 1390. С. 3.

. 10. Исследование возможности создания глобальное космической снстеки экологического мониторинга. Датчики эидимого, ИК-, HQ- и СВЧ диапазонов для контроля загрязнения и состояния окрукасцей среды. Отчет по HHP ( итоговый ) / НИИ приборостроения. НДК.621.3843.5^4. Гос. per. Е G-37718.- И. 1989.-182 с.

2*2. £0 зкз-