第２９卷第１期２００８年３月ＳＰＡＣＥＣＲＡＦＴ航天返回与遥感ＲＥＣＯｖＥＲＹ＆ＲＥＭ饥ＥＳＥＮＳＤ－Ｇ４３线阵ＣＣＤ成像仿真研究董龙李涛（北京空间机电研究所，北京１０００７６）摘要文章根据空间遥感用ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ—ＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅｓ）－Ｊ宋￥１＇１器的工作原理，研究了ＣＣＤ成像仿真的数学模型，设计了一套完整的ＣＣＤ成像模型，并研究了像元响应不一致性、电荷扩散、暗电流噪声等参数的分布特性。仿真试验表明，该模型仿真结果与实际器件的相关测量参数吻合度较高，与系统的ＭＴＦ和Ｓ／Ｒ测试结果一致，准确度较高。关键词电荷耦合器件成像仿真电荷扩散转移效率暗电流噪声ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＬｉｎｅＣＣＤＩｍａｇｉｎｇＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＤｏｎｇＬｏｎｇＬｉＴａｏ（ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｐａｃｅＭｅｃｈａｎｉｃｓ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７６）ＡｂｓｔｒａｃｔＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｓｐａｃｅｌ：１ｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇＣｈａｒｇｅ—ＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃ酷（ＣＣＤ）ｄｅｔｅｃｔｏｒｒｅｓｕｌｔｓｗｏｒｋｉｎｇ，ＳｏｍｅｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｓｏｎＣＣＤｉｍａｇｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗｅｒｅｐ１１０１）ｏｓｅｄ．Ｐｉｘｅｌｒｅｓｐｏｎｓｅｎｏｎ—ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ，Ｃｈａｒｇｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎ，Ｄａｒｋｃｕｒｒｅｎｔｎｏｉｓｅｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｗｈｏｌｅＣＣＤｓｙｓｔｅｍ．ａｎｄＫｅｙｉｍａｇｉｎｇｄｅｖｉｃｅｓ‘ｍｏｄｅｌｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｖｅｄｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｉｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒａｎｄｔｈｅ姗ａｎｄｓｈｏｗｅｄＳ／Ｒ．ｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＷｏｒｄｓＣｈａ学一ｃｏｕｐｌｅｄＩｍａｇｉｎｇＣｈａｒｇｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｃｈａｒｇｅＴｒａｎｓｆｅｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙＤａｒｋｃｕｒｒｅｎｔｎｏｉｓｅ１引言ＣＣＤ探测器作为遥感相机的核心器件，其相关设计参数选取直接影响遥感成像的品质。通常在相机的研制阶段，光学系统参数、像元尺寸、积分时间、输出频率等参数的选取都只是通过经验公式和电路特性进行推导，而不能直接将设计结果转换为成像效果图，而由于空间遥感相机无法维护的特性，通常要求其设计一次性成功，这就对设计的可靠性和准确性提出了非常苛刻的要求。＿个准确的ＣＣＤ成像仿真系统，是解决这一问题的有效途径。目前国内对ＣＣＤ成像建模大多采用ＭＴＦ建模方式，该方法的缺点是仿真过程与ＣＣＤ工作原理的对应关系不直观。另外，对于相同空间频率数据处理方式一定，而ＣＣＤ成像不仅与空间频率有关，也与空间位置有关，这在ＭＴＦ建模中通常无法精确建模。文章针对以上建模方式的不足，建立了一整套基于ＣＣＤ工作原理的模型设计理论和方法，并进行实验验证，通过相关设计参数设置，可实时得出对应参数下的遥感图像。通过该模型可以高效、准确、直观地仿真成像效果。２ＣＣＤ成像建模ＣＣＤ成像过程大致可以分为三个阶段，第一阶段是把入射的光信号转换为电信号（电子／空穴对），并通过电极产生的电场加以收集；第二阶段是电荷包转移过程，把光敏区得到的——电信号根据一定的时序控制转收稿日期：２００８０１１１万方数据’ｄ移输出；第三阶段是信号读出放大过程，把光生电荷（电子／空穴）转换为电压信号，并放大读出。根据这三个阶段的工作原理，设计ＣＣＤ成像模型框图见图１：；位寄存器并转移输出过程，电荷输出模型仿真１榆山诗＋的影ｎ向复措刑的穗青岛，１ｒｎＴ胙数的选取根据器件手册推导产生。≮�过程是指将入射的光信号转化为器件中积累／，数字图像／＜上光电转换信号输入：这个过程中需要考虑以下几个问题。羊。由于ＣＣＤ像元尺寸不可能无穷小，所以只１ｌｒ电荷转移｝行积分成像，这就是空间离散采样过程，采用。＜ＣＣＤ模型＾’Ｉｈ”……’ｎ２２ｆ一旦．¨’薹上电荷输出￡一喜ｘ＿，７，...