Системное проектирование оптоэлектронных процессоров с обработкой сигналов в ПЗС-фотоприемниках тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, доктор технических наук Молодяков, Сергей Александрович

• Молодяков, Сергей Александрович
• доктор технических наук
• 2011

Оглавление диссертации доктор технических наук Молодяков, Сергей Александрович

Введение.

Глава 1. Особенности и элементная база оптоэлектронных процессоров обработки сигналов.

1.1. Введение. Основные направления развития оптической вычислительной техники.

1.2. Элементы и направления применения ОЭ-процессоров.

1.3. Архитектуры и возможности оптических вычислителей.

1.3.1. Аналоговые оптические и акустоопттеские вычислители.

1.3.2. Дискретные оптические процессоры, вектор-матричные перемножители.

1.4. Цифровая часть ОЭ-процессоров.

1.4.1. Спецпроцессоры и цифровые видеокамеры.

1.4.2. Программные средства и алгоритмы потоковой обработки.

1.5. Фотоприемники и их возможности по обработке сигналов.

1.5.1. ПЗС-фотоприемники.

1.5.2. КМОП-фотоприемники и их сравнение с ПЗС-фотоприемниками.

1.5.3. Возможности по дополнительной обработке информации в ПЗС-фотоприемниках.

1.6. Задача системного проектирования ОЭ-процессоров.

Выводы по главе.

Глава 2. Системное проектирование оптоэлектронных процессоров. Принципы построения и модели преобразования сигналов.

2.1. Спиралевидная модель системного проектирования.

2.2. Принципы построения ОЭ-процессоров.

2.3. Модели преобразования сигналов в ОЭ-процессоре.

2.3.1. Модель ОЭ-процессора с зарядовым операционным блоком.

2.3.2. Модель переноса зарядов в ПЗС-регистре.

2.3.3. Модель ОЭ-процессора, как элемента многоканального радиометра.

2.4. Принципы построения и модель преобразования сигналов ОЭ-процессора типа вектор-матричного перемножителя.

Выводы по главе.

Глава 3. Способы построения и синтез структуры ОЭ-процессоров.

3.1. Особенности способов построения и синтеза структур ОЭ-процессоров с ПЗС-фотоприемниками.

3.2. Способы обработки сигналов в ПЗС-фотоприемниках и структуры для их реализации.

3.2.1. Виртуальные светочувствительные элементы.

3.2.2. Фрагментирование.

3.2.3. Синхронное накопление.

3.2.4. Использование антиблюминговой защиты.

3.2.5. Повышение временного разрешения и конвейерное накопление в ФПЗС.

3.2.6. Временная задержка и накопление.

3.3. Метод управления ПЗС-фотоприемником и концепция построения ПЗСконтроллеров.

Выводы по главе.

Глава 4. Исследование характеристик ОЭ-процессоров. Определение параметров и допусков на них.

4.1. Этап определения параметров и допусков на них.

4.2. Анализ выходного сигнала и управление параметрами.

4.3. Экспериментальные исследования ОЭ-процессоров.

4.4. Методы оценки стабильности параметров. Вейвлет-анализ и дисперсия Аллана.

4.5. Методы калибровки.

Выводы по главе.

Глава 5. Цифровая часть ОЭ-процессоров.

5.1. Задачи, элементы и принципы построения.

5.2. Алгоритмы цифровой потоковой обработки и их классификация.

5.3. Многоуровневое программное обеспечение.

5.4. Пути построения и пример реализации на основе ЦСП.

Выводы по главе.

Глава 6. Разработка ОЭ-процессоров для наблюдения пульсаров и их применение на радиотелескопе РТ-64.

6.1. Особенности сигналов радиоизлучения пульсаров и требования к процессорам - компенсаторам дисперсии.

6.2.1D пульсарный процессор.

6.3. 2D пульсарный ОЭ-процессор с 2-х канальным АО-модулятором.

6.4. Калибровка частотной шкалы.

6.5. Применение ОЭ-процессора для наблюдения пульсаров.

6.5.1. ОЭ-процессор в составе приемного комплекса, результаты наблюдений.

6.5.2. Разработка и применение методики оценки дисперсионной задержки в задаче исследования меры дисперсии межзвездной среды.

Выводы по главе.

Глава 7. ОЭ-процессоры синтезирования радиоастрономических изображений в системах с частотным сканированием.

7.1. ОЭ-процессоры синтезирования и обработки радиоастрономических изображений.

7.1.1. Принцип формирования и дискретизации радиоизображения.

7.1.2. Схемы оптических ядер ОЭ-процессоров.

7.1.3. Временные диаграммы сигналов и режимы работы фотоприемника.

7.2. Разработка ОЭ-процессора для приемного комплекса ССРТ, управление диаграммой направленности путем формирования виртуальных элементов.

7.3. Приемный комплекс с ОЭ-процессором и результаты наблюдений Солнца

Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Системное проектирование оптоэлектронных процессоров с обработкой сигналов в ПЗС-фотоприемниках»

Задача эффективной обработки сигналов имеет высокую актуальность во многих областях: связь, локация, радиоастрономия, радиоразведка и др. [1-4]. Информацию часто приходится получать в реальном времени из «сложных» сигналов, которые характеризуются высоким уровнем шума, быстрым изменением во времени, широким спектральным составом. При этом основными операциями обработки сигналов являются: фильтрация, спектральный и корреляционный анализ. Все возрастающие потребности в объеме и скорости обработки сигналов требуют развития всей элементной базы, в том числе элементов вычислительной техники.

Современные требования к быстродействию процессоров ярко характеризует задача изучения радиоизлучения нейтронных звезд - пульсаров [5]. Для построения профиля импульса радиоизлучения пульсара необходим спектральный анализ сигналов (1000 каналов) за доли микросекунд. Быстродействие процессора для указанной задачи должно быть более 10й операций с плавающей точкой в секунду. Для поляризационных измерений радиоизлучения необходима дополнительная корреляционная обработка, что значительно повышает требования к быстродействию.

Одним из основных путей решения задачи обработки сложных сигналов является использование цифровых сигнальных процессоров и специализированных процессоров на программируемой логике [6]. Для увеличения производительности систем обработки можно повышать быстродействие отдельного процессора или использовать параллельную обработку. Быстродействие отдельного процессора обычно недостаточно, а реализация параллельной обработки требует решения задачи синхронизации и часто приводит к неудовлетворительным массогабаритным и энергетическим характеристикам систем [7].

Эффективным путем получения высокой производительности является использование оптических процессоров [8 - 11]. Преимущества оптических 6 методов обработки обусловлены, прежде всего, способностью оптических систем осуществлять параллельную обработку двумерных массивов данных [12]. Известен ряд схем 1D, 2D и даже 3D оптических процессоров, в частности описанных в работах зарубежных и отечественных ученых: Вандерлугт Э., Псалтис Д., Папе Д., Шидер Р., Парыгин В.Н., Кулаков C.B., Ушаков В.Н., Есепкина H.A. и др. [9-15]. Такие процессоры являются специализированными аналоговыми. При вводе и выводе данных в оптические процессоры используются электронные элементы, поэтому процессоры называют оптоэлектронными (ОЭ) [1, 9]. Эквивалентная скорость обработки данных в

17

ОЭ-процессорах достигает 10 оп/сек.

Известны также дискретные ОЭ-процессоры, выполняющие алгебраические операции, быстродействие которых оценивают величиной более 1010 оп/сек [1, 16]. Такие процессоры можно рассматривать не только в качестве процессоров для обработки сигналов, но и сопроцессоров. В частности в работах Гилфойл П.С., Морозова В.Н., Евтихиева H.H., Нежевенко Е.С. показаны пути построения и направления применений ОЭ-процессоров типа вектор-матричного перемножителя; отмечены возможности перепрограммирования процессоров [1, 17].

Для решения практических задач необходимо объединять оптоэлектронные и цифровые вычислители в одно устройство, поэтому современные ОЭ-процессоры являются аналого-цифровыми устройствами, и далее в работе предполагается, что в состав ОЭ-процессора входят неотъемлемой частью цифровой вычислитель и соответствующее программное обеспечение. Такие ОЭ-процессоры имеют более высокие характеристики по производительности, габаритам и энергопотреблению, чем входящие в них отдельные вычислительные узлы.

Для комплексного решения вопросов разработки ОЭ-процессоров необходимо применение системного подхода к их проектированию. Проектирование ОЭ-процессоров имеет свои особенности, связанные с тем, что отдельные узлы с разной формой представления информации функционируют в рамках единого устройства. Системный подход к проектированию Сопроцессоров в этом случае предполагает не только выбор элементов, методов и способов их совместной работы, но и разработку отдельных узлов с учетом системных требований. Известны методология и средства проектирования аналоговых и цифровых узлов, программных средств (Лыпарь Ю.И., Угрюмов Е.П., Мурсаев А.Х., Шатунов А.Е., Липаев В.В., Фокс Д., Боэм Б. и др.). Известна методология проектирования и средства разработки видеосистем на кристалле (Цыцулин А.К., Фахми Ш.С.). Однако, теория системного проектирования аналого-цифровых ОЭ-процессоров, включающих перечисленные узлы, не разработана. Поэтому встает научная проблема разработки методологии и элементов проектирования ОЭ-процессоров. Под элементами проектирования рассматривается вся совокупность конструктов и связывающих их отношений, обеспечивающих разработку процессоров, от принципов построения и моделей до методов тестирования.

Основное ограничение при разработке ОЭ-процессоров связано с недостаточной производительностью последующих за оптическим узлом звеньев обработки: многоэлементного фотоприемника и цифрового узла. Известны два направления преодоления указанного ограничения: использование нескольких высокоскоростных каналов вывода информации с фотоприемника, и выполнении части общего алгоритма обработки сигналов в самом фотоприемнике.

В свою очередь в ОЭ-процессорах возможно применение двух типов фотоприемников: на КМОП-матрицах и на приборах с зарядовой связью (ПЗС-фотоприемники или ФПЗС). Современные КМОП-фотоприемники представляют собой гибридный процессор, включающий сенсорное поле, набор АЦП и цифровую логику, определяющую выбранный алгоритм обработки [18]. ПЗС-фотоприемники также можно рассматривать в качестве процессоров обработки сигналов, алгоритм работы которых допускает перестройку, в отличие от КМОП-фотоприемников. ПЗС-фотоприемники могут выполнять другой набор операций, чем КМОП-фотоприемники, и чаще всего с большим быстродействием. Применение ПЗС-фотоприемников для предварительной обработки изображений первыми предложили Барб Д.Ф., Шилин В.А., Пресс Ф.П. [19-21].

Применение ПЗС-фотоприемников с обработкой сигналов на кристалле фотоприемника в ОЭ-процессорах недостаточно изучено и требует разработки как специальных, нестандартных алгоритмов работы ФПЗС, так и соответствующих методов проектирования.

В связи с изложенным тема диссертационной работы, посвященная разработке теоретических основ и прикладных методов системного проектирования и их применению при создании образцов высокопроизводительных ОЭ-процессоров с ПЗС-фотоприемниками, представляется весьма актуальной.

Цель и задачи работы Целью работы является решение научной проблемы системного проектирования гибридных ОЭ-процессоров с обработкой сигналов в ПЗС-фотоприемниках и создание высокопроизводительных ОЭ-процессоров.

Для выполнения этой цели в работе ставились и решались следующие задачи:

1. Разработка методологии системного проектирования ОЭ-процессоров с обработкой сигналов в фотоприемниках.

2. Разработка принципов построения ОЭ-процессоров и моделей преобразования сигналов в их узлах.

3. Разработка методов обработки сигналов и их реализация, как на уровне отдельных узлов, так и на уровне ОЭ-процессоров.

4. Проведение теоретического и экспериментального исследований характеристик созданных образцов ОЭ-процессоров и определение их предельных параметров.

5. Разработка методик и применение ОЭ-процессоров для решения прикладных задач.

Методы исследований. В диссертационной работе использовались теоретические положения системного анализа, математический аппарат интегральных преобразований в оптике, методы обработки сигналов и изображений, методы моделирования, а также экспериментальное исследование созданных макетов и экспериментальных образцов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложена методология системного проектирования ОЭ-процессоров, являющимися процессорами аналого-цифрового типа и позволяющими обрабатывать сигналы с быстродействием более 1010 оп/сек.

2. Разработан принцип построения ОЭ-процессоров, заключающийся в распределенной и согласованной по производительности конвейерной обработке сигналов по последовательным вычислительным ядрам, одним из которых является многоэлементный фотоприемник.

3. Разработана модель преобразований сигналов в ОЭ-процессорах с введением в модель ПЗС-фотоприемника распределенного зарядового операционного блока, выполняющего операции интегрирования, суммирования, вычитания и коммутации зарядовых пакетов. За счет обработки л в зарядовом блоке ФПЗС удается поднять частоту конвейера до 10 раз по сравнению с известными ОЭ-процессорами.

4. Разработаны и применены в ОЭ-процессорах новые способы обработки зарядовых пакетов в ПЗС-фотоприемниках на основе формирования виртуальных светочувствительных элементов и синхронного накопления импульсно-манипулированных оптических сигналов, что позволило увеличить динамический диапазон аналоговой части в 2-10 раз и снизить требования к быстродействию цифровой части процессора на 1-3 порядка.

5. Предложен метод управления ПЗС-фотоприемником с помощью микропрограммирования операций, обеспечивающий переключение и выполнение разных алгоритмов обработки сигналов зарядовым операционным блоком.

6. Разработана методика поддержания долговременной стабильности параметров ОЭ-процессоров, включающая динамическую калибровку и оценку дрейфов оптической части, в частности обеспечивающая увеличение на порядок точность определения частоты слабых сигналов.

7. Разработан и реализован метод обработки сигналов для нового типа конвейерного ОЭ-процессора, предназначенного для регистрации сигналов пульсаров в радиоастрономии, с эквивалентным быстродействием Ю10 -1015 оп/сек.

8. Предложен метод обработки сигналов для ОЭ-процессора радиоинтерферометра с частотным сканированием, основанный на впервые разработанных способах синхронного накопления; переход на новую элементную базу позволил упростить аппаратуру приемного комплекса и уменьшить ее объем в несколько десятков раз.

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов, полученных в работе, определяется строгостью используемого в работе математического аппарата, адекватностью разработанных математических моделей реальным объектам исследования, соответствием теоретических положений и экспериментальных результатов, многолетним опытом использования ОЭ-процессоров на радиотелескопах.

Практическая ценность работы и внедрение результатов.

1. Предложенные в работе принципы построения ОЭ-процессоров, методы, модели и алгоритмы носят формализованный характер и могут быть использованы для широкого круга задач обработки сигналов.

2. Разработана методология применения ПЗС-фотоприемников, которые используются не только как сенсоры, но и как специализированные программируемые процессоры.

3. На основе предложенного математического аппарата созданы несколько

11

4 ' I

11 1 .

4 ц Я

1 ( ь ' " видов ОЭ-процессоров для решения задач обработки сигналов в различных областях:

- Первый отечественный ОЭ-процессор для наблюдения пульсаров;

- ОЭ-процессор синтеза радиоизображения для радиоинтерферометра с частотным сканированием, на базе которого впоследствии в ИСЗФ СО РАН была создана акустооптическая приёмная система Сибирского солнечного радиотелескопа;

- Гибридный вектор-матричный ОЭ-процессор.

Разработанный пульсарный процессор включен в состав приемного комплекса одного из крупнейший отечественных полноповоротных радиотелескопов РТ-64 (г.Калязин). С помощью ОЭ-процессора проведены несколько серий наблюдений и получены профили секундных и миллисекундных пульсаров. Предложенные принципы построения ОЭ-процессора для синтеза радиоизображения внедрены в приемный комплекс Сибирского солнечного радиотелескопа (г. Иркутск, уроч. Бадары), который является крупнейшим отечественным солнечным радиотелескопом, обеспечивающим непрерывное наблюдение Солнца. Акты о внедрении прилагаются.

4. Результаты диссертационной работы включены в учебные программы на кафедре Информационных и управляющих систем СПбГПУ по дисциплинам "Организация ЭВМ и систем", "Оптическая обработка информации", "Архитектура сетей ЭВМ", а также представлены в электронном учебнике по дисциплине "Организация ЭВМ и систем". Разработанные узлы ОЭ-процессоров используются в научно-исследовательской работе студентов и аспирантов.

Диссертационная работа выполнялась в рамках Федеральных целевых программ "Астрономия" и "Интеграция" (проекты NN 206 и 570), "Вычислительная оптоэлектроника", Межвузовских программ "Научное приборостроение", "Оптические процессоры" при частичном финансировании грантами РФФИ-96-02-17405, 00-02-17405, 06-08-00090, 07-02-01211 и грантами Минвуза. Результаты работы были использованы при выполнении НИР по договорам с НИИ Радиооптики (г. Москва), НИИ Радиофизики (г. Москва), в/ч 68240 (г. Москва), САО РАН (г. Санкт-Петербург) и др.

На защиту выносится:

1. Методология системного проектирования ОЭ-процессоров, построенная на основе сжимающейся спиралевидной модели и сопряженного проектирования составляющих процессор узлов.

2. Принцип построения ОЭ-процессоров, заключающийся в распределенной и согласованной по производительности конвейерной обработке сигналов по вычислительным ядрам, одним из которых является фотоприемник.

3. Модель преобразований сигналов в ОЭ-процессорах с введением в модель ПЗС-фотоприемника зарядового операционного блока, выполняющего операции интегрирования, суммирования, вычитания и коммутации зарядовых пакетов.

4. Способы обработки зарядовых пакетов в ПЗС-фотоприемниках ОЭ-процессоров на основе формирования виртуальных светочувствительных элементов и синхронного накопления импульсно-манипулированных оптических сигналов.

5. Метод управления ПЗС-фотоприемником, основанный на микропрограммировании операций, на базе которых строятся микропрограммы, обеспечивающие гибкое управление зарядовым операционным блоком.

6. Методика поддержания долговременной стабильности параметров ОЭ-процессоров, включающая динамическую калибровку и оценку дрейфов оптической части.

7. Метод обработки сигналов и результаты разработки конвейерного ОЭ-процессора для регистрации сигналов космических источников — пульсаров с применением способа временной задержки и накопления в ФПЗС.

8. Метод обработки сигналов для ОЭ-процессора радиоинтерферометра с частотным сканированием.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы обсуждались и докладывались на следующих конференциях и симпозиумах: 1). Всесоюзные конференции по оптической обработке информации (Фрунзе, 1986; Ленинград, 1998; Фрунзе, 1990). 2). Всесоюзные радиоастрономические конференции (Иркутск 1986; С-Петербург, 1997; Пущино 2002; ст. Зеленчукская 2008). 3). III Всесоюзная конференция по Вычислительной оптоэлектронике (Ереван, 1987). 4). IV всероссийская конференция "Приборы с зарядовой связью и системы на их основе" (Геленджик, 1992). 5). Международная науч.-техн. конференция "Информационные технологии в моделировании и управлении" (С-Петербург, 1996, 2000). 6). Международные науч.-техн. конференции Лазеры. Измерения. Информация. С-Петербург, 2000-2010). 7). International Topical Meeting on Optical Computing'88 (Toulon, France, 1988). 8). International Conferences Advances in Optical Information Processing (Orlando, Florida, USA, 1992, 1994). 9). International Optical Information Processing Conferences (St.Petersburg, Russia, 1993, 1996). 10). European Optical Society АО Club, 2-nd Meeting "Advances in Acousto-Optics" (St.Petersburg, Russia, 1997). 11). International Forum on Wave Electronics and Its Applications. (St. Peterburg 2000, 2003). 12). Научно-практическая конференция «Научные исследования и инновационная деятельность» (С-Петербург 2008, 2009). 13) Научная сессия НИЯУ МИФИ (2008, 2010). 14) XV Международная конференция «Системный анализ в проектировании и управлении» (С-Петербург 2011).

Личный вклад. Основные научные положения, математические модели, алгоритмы, содержащиеся в диссертационной работе, получены лично автором.

Публикации. По теме диссертации соискателем лично и в соавторстве опубликовано более 100 печатных работ (20 в журналах реферируемых ВАК), в том числе - одна монография, 3 авторских свидетельства и 1 патент.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, приложения и списка литературы. Материал изложен на 302 страницах, включая 166 рисунок, 16 таблиц и список литературы из 189 наименований.

Заключение диссертации по теме «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления», Молодяков, Сергей Александрович

Выводы по главе

Таким образом, в данной главе получены следующие основные результаты:

1. Разработан ОЭ-процессор для систем синтезирования радиоастрономических изображений, в котором непрерывная развертка изображения осуществляется в акустооптике, а дискретизация в фотоприемнике.

2. Предложены три схемы оптических узлов для ОЭ-процессора, которые позволяют получать радиоизображение не только по сигналу интенсивности, но и поляризации для аддитивного и корреляционного режимов работы радиотелескопа.

3. Применены новые способы работы фотоприемников, связанные с синхронным накоплением в матричном ФПЗС. Синхронное накопление повышает диапазон частот модуляции входного сигнала, снижает требования к быстродействию канала считывания данных из фотоприемника.

4. Предложен алгоритм управления диаграммой направленности ССРТ путем формирования виртуальных элементов. В процессе наблюдения при управлении ДН и соответственно при изменении числа суммируемых зарядовых пакетов по строке для сохранении среднего уровня сигнала площадь ВСЭ поддерживалась постоянной.

5. Проведены несколько циклов наблюдения Солнца на ССРТ, которые показали не только работоспособность разработанного, но и новые возможности приемного комплекса, в частности повышение разрешения в радиоизображении. ОЭ-процессор за счет увеличения быстродействия системы позволил приступить к регулярным наблюдениям миллисекундных всплесков в радиоизлучении Солнца.

Заключение

Приведенные в диссертационной работе материалы являются обобщением результатов, полученных автором в процессе разработки, исследования и внедрения на радиотелескопах оптоэлектронных процессоров с применением ПЗС-фотоприемников, а также исследования самих ПЗС-фотоприемников.

В процессе проведения исследований получены следующие основные результаты:

1. Предложена методология системного проектирования ОЭ-процессоров, являющимися процессорами аналого-цифрового типа и позволяющими обрабатывать сигналы с быстродействием более Ю10 оп/сек.

2. Разработан принцип построения ОЭ-процессоров, заключающийся в распределенной и согласованной по производительности конвейерной обработке сигналов по последовательным вычислительным ядрам, одним из которых является многоэлементный фотоприемник.

3. Разработана модель преобразований сигналов в ОЭ-процессорах с введением в модель ПЗС-фотоприемника зарядового операционного блока, выполняющего операции интегрирования, суммирования, вычитания и коммутации зарядовых пакетов. За счет обработки в зарядовом блоке ФПЗС удается поднять частоту конвейера до 103 раз по сравнению с известными ОЭ-процессорами. Предложена имитационная модель переноса зарядовых пакетов, в которой учитывается процесс захвата-генерации зарядов на ловушках. Проведен анализ ОЭ-процессора как элемента радиометра.

4. Разработаны новые способы обработки зарядовых пакетов в ПЗС-фотоприемниках на основе формирования виртуальных светочувствительных элементов и синхронного накопления импульсно-манипулированных оптических сигналов, что позволило увеличить динамический диапазон аналоговой части в 2-10 раз и снизить требования к быстродействию цифровой части процессора на 1-3 порядка.

5. Предложен эффективный способ управления ПЗС-фотоприемником с помощью микропрограммирования операций, обеспечивающий выполнение разных алгоритмов обработки сигналов зарядовым операционным блоком. Указанный способ позволяет синтезировать ПЗС-контроллеры.

6. Разработана концепция построения и функционирования цифрового узла для потоковой обработки сигналов в ОЭ-процессоре с учетом обработки информации в ПЗС-фотоприемнике. На основе использования цифровых сигнальных процессоров и программируемой логики предложены и созданы экспериментальные образцы цифрового узла, в том числе ПЗС-контроллеры.

7. Разработана методика поддержания долговременной стабильности параметров ОЭ-процессоров, включающая динамическую калибровку и оценки дрейфов оптической части с привлечением аппарата вычисления дисперсии Аллана.

8. Разработан и реализован метод обработки сигналов для нового типа конвейерного ОЭ-процессора, предназначенного для регистрации сигналов космических источников - пульсаров. В основу метода положен способ временной задержки и накопления сигналов. Разработана методика применения пульсарного ОЭ-процессора в наблюдениях на радиотелескопе для наблюдения пульсаров с разной мерой дисперсии. С помощью нового пульсарного ОЭ-процессора проведены несколько серий наблюдений на радиотелескопе РТ-64 (г. Калязин) и получены профили секундных и миллисекундных пульсаров.

9. Предложен метод обработки сигналов для ОЭ-процессора радиоинтерферометра с частотным сканированием. ОЭ-процессор отличается использованием синхронного накопления в фотоприемнике и перестройкой параметров, связанной с формированием виртуальных элементов в ФПЗС. Проведены первые наблюдения Солнца на ССРТ. Переход на новую элементную базу позволил упростить аппаратуру приемного комплекса и уменьшить ее объем в несколько десятков раз.

10. Проведены экспериментальные исследования и тестирования разработанных ОЭ-процессоров в том числе в приемных комплексах действующих радиотелескопов.

В заключение автор выражает глубокую благодарность за многолетнее и плодотворное сотрудничество, совместные исследования в университете и на радиотелескопах сотрудникам центра Оптоэлектронных проблем информатики СПбГПУ д.ф.-м.н. Лаврову А.П., к.ф.-м.н. Саенко И.И., к.ф.-м.н. Иванову С.И., к.т.н. Круглову С.К.; сотрудникам АКЦ ФИАН д.ф.-м.н. Илясову Ю.П., к.т.н. Орешко В.В.; сотрудникам ИСЗФ СО РАН д.ф.-м.н. Гречневу В.В., к.ф.-м.н. Занданову В.Г., к.т.н. Качеву Л.Е.; сотруднику ФТИ им. А.Ф.Иоффе к.ф.-м.н. Сотниковой Г.Ю. Автор благодарен проф. СПбГПУ Лыпарю Ю.И. за совместные обсуждения методологии проектирования. Автор особенно благодарен ушедшей из жизни проф. Н.А.Есепкиной, без которой описанные исследования могли бы не состояться.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Молодяков, Сергей Александрович, 2011 год

1. Информационная оптика./ Н.Н.Евтихиев, О.А.Евтихиева, И.Н.Компанец и др.-М.Изд. МЭИ.- 2000.- 612с.

2. Handbook of computer vision and applications. Volume 2 Signal Processing and Pattern Recognition /ed. by B. Jahne, H. Haussecker, P. Geissler. ACADEMICPRESS 1999.

3. Harger R.O. Synthetic aperture radar systems.- N.Y., Academic Press, 1970.

4. Лифанов Ю.С., Саблин B.H., Федоринов A.H., Шапочников В.И. Направления развития современных радиолокационных средств и систем разведки наземных целей. // Успехи современной радиоэлектроники,- 1998.- №5,6,7.

5. Smith F.G. Pulsars.- Cambridge Univers. Press, 1977, Cambridge.

6. Солонина А., Улахович Д., Яковлев Л. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов. С-Пб, «БХВ-Петербург», 2002.- 464с.

7. Таненбаум Э, Архитектура компьютера. СПб, Из-во «Питер», 2002.- 704с.

8. Bradley G. Boone, Signal Processing Using Optics: Fundamentals, Devices, Architectures, and Applications.- Oxford University Press, 1997.- 416 p.

9. Vanderlugt A. Optical Signal Processing.- New York.: Wiley-interscience, 2005.- 632p.

10. Оптическая вычислительная техника (тематический выпуск). // ТИИЭР.- 1984.-Т.72.- №7.

11. McAulay A.D. Optical computer architectures: the application of optical concepts to next generation computers.- J.Wiley & Sons, 1991.-531 p.

12. Гусев О.Б., Кулаков C.B., Разживин Б.П., Тигин Д.В. Оптическая обработка сигналов в реальном времени.- М.:Радио и связь, 1989 .-136с.

13. Кулаков С.В., Акустооптические устройства спектрального и корреляционного анализа сигналов. Л.: Наука, 1978,- 144с.

14. Парыгин В.Н., Балакший В.И. Оптическая обработка информации. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1987,- 142с.

15. Егоров Ю.В., Наумов К.П., Ушаков В.Н. Акустооптические процессоры.- М.: Радио и связь, 1991.- 160 с.

16. Tamir D.E., Shaked N.T., Wilson P.J., Dolev S. High speed and low power electro-optical DSP coprocessor. // J. Optical Society of America.- 2009.- V.26.- №.8.- P.l 120.

17. Нежевенко E. С. Оптические сигнальные процессоры и аналоговые вычислительные устройства (Теория, принципы построения, применение) : Дис. д-ра техн. наук: Новосибирск, 2002.- 225 с.

18. Hoist G.C., Lomheim T.S. CMOS/CCD Sensors and Camera Systems. SPIE Press, 2007.- 376p.

19. Ginhac D., Dubois J., Paindavoine M., Heyrman B. An SIMD programmable vision chip with high-speed focal plane image processing. // EURASIP Journal on Embedded Systems.- 2008.- Article ID 961315,13 p.

20. Пресс Ф.П. Фоточувствительные приборы с зарядовой связью.- М.: Радио и связь, 1991.- 264 с.

21. Кузнецов Ю.А., Шилин В.А. Микросхемотехника БИС на приборах с зарядовой связью.- М.: Радио и связь, 1988.- 160 с.

22. Есепкина H.A., Котов Ю.А., Молодяков С.А., Новицкий А.П., Саенко И.И. Оптико-цифровая система двумерной обработки сигналов с использованием матричного ПЗС фотоприемника. // Труды ЛПИ. Квантовая электроника .-1982 . Л.: ЛПИ. -С .92-95.

23. Есепкина H.A., Молодяков С.А., Саенко И.И. Организация синхронного накопления на матричном ПЗС фотоприемнике в модуляционном спектрометре. // Письма в ЖТФ.-1986г -Т.12.- №2. С.118-123.

24. Молодяков С.А. Управление информационными характеристиками фотоприемника на приборе с зарядовой связью в устройстве ввода изображения в ЭВМ. // ПТЭ.- 1987.- №3.- с.71-75

25. Гречнев В.В., Есепкина H.A., Молодяков С.А. и др. Исследование макета акустооптического приемника на Сибирском солнечном радиотелескопе. // Письма в ЖТФ.- 1988. Т. 14 .- №7. - С.581-585.

26. A.c. 1290194 СССР, МКИ G01R23/17. Оптико-элекгронный модуляционный спектрометр/Молодяков С. А., Новицкий А. П., Саенко И. И. Бюл. Открытия. Изобретения. 1987.- №6.- 4с.

27. A.c. 1368798 СССР, МКИ G01R23/17. Оптико-электронный модуляционный спектрометр/Молодяков С. А., Саенко И. И. Бюл. Открытия. Изобретения. 1988. - №3. - 4 с.

28. Саенко И.И., Мансырев М.И., Молодяков С.А., Комар В.Я. Частотные характеристики акустооптоэлектронного приемника сигналов солнечного радиоинтерферометра. // Известия ВУЗов. Приборостроение.- 1989.- Т.32.- №1.-С.75-79.

29. Есепкина H.A., Мансырев М.И., Молодяков С.А., Саенко И.И. Оптико-электронная диаграммоформирующая система для Сибирского солнечного радиотелескопа. // Акустооптические устройства. // Сб.научных трудов, -Л.: изд.ФТИ. -1989.- С.131-137.

30. Есепкина H.A., Мансырев М.И., Молодяков С.А., Саенко И.И. Акустооптический спекгрокоррелятор для радиогелиографа. // Изв. вуз. Радиоэлектроника.- 1990.-Т.ЗЗ.- №8.- С.91-94.

31. A.c. 1629871 СССР, МКИ G01R23/17. Оптико-электронный модуляционный спектрометр. / Есепкина Н. А., Мансырев М. И., Молодяков С. А. Бюл. Открытия.35,36