طراحی سیستم تصویربردرای یک ماهواره چرخان با قابلیت تصویربردرای زمان واقعی با استفاده از FPGA

در این مقاله، بلوک دیاگرام کامل سیستم تصویربرداری یک ماهواره چرخان با قابلیت تصویربرداری زمان واقعی، طراحی خواهد شد. به علت چرخش ماهواره، سیستم برای شروع تصویربرداری نیاز به تشخیص زاویه مناسب دوربین نیز دارد. این زاویه، شروع مشاهده قسمتی از زمین است که قرار است تصویربرداری شود. در این مقاله، ابتدا روش تصویربرداری و آشکارساز مناسب برای این نوع ماهواره انتخاب شده است و سپس محاسبات مربوط به زاویه و زمان شروع تصویربرداری دوربین در گردش، و تعداد خط و پیکسل مورد نیاز سیستم انجام شده است. اگر سیستم قابلیت تصویربرداری زمان واقعی نیز داشته باشد، تصاویر دریافتی باید بتوانند تا قبل از رسیدن زمان برداشت تصویر بعدی، به زمین ارسال شوند. انجام سناریوی فوق، مستلزم ارتباطات کامل و موازی بین زیر سیستم تصویربرداری ماهواره و سایر زیر سیستم ها شامل: توان، مخابرات، و خصوصا کامپیوتر مرکزی ماهواره است. به منظور تصویربرداری و ارسال، اطلاعات وضعیت محموله تصویربرداری شامل درجه حرارت، ولتاژ، جریان، و وضعیت قسمت های مهم محموله نیز باید اندازه گیری و با تقاضای کامپیوتر مرکزی به منظور پردازش برای آن ارسال شود. همچنین این اطلاعات باید به فریم های تصویر اضافه و به زمین ارسال شود. کلیه این پردازش ها، در پالس های زمانی موازی با زمان بندی دقیق بین واحدهای مختلف خلاصه خواهند شد. به علت محدود بودن منابع در هر ماموریت فضایی، طراحی سیستم های ماهواره باید دارای حداقل جرم، توان و هزینه باشد. این در حالی است که اعمال این محدودیت ها نباید باعث افت کارایی و خصوصا سرعت پردازش سیستم شود. محموله تصویربرداری با قابلیت تصویربرداری زمان واقعی، نیازمند سرعت پردازشی بالایی است که نیازمند صرف منابع زیادی است. در این مقاله، سیستم تصویربرداری با خصوصیات گفته شده با تکیه بر توانمندی پردازش موازی بالا در مقابل جرم، حجم و توان محدود FPGAطراحی خواهد شد.