Innledende utvikling av kameramodul for satellitten HYPSO-3

Abstract

Hyperspektral avbildning på småsatellitter krever et kamera med høy bilderate for god romlig oppløsning. Denne rapporten presenterer bildesensoren XRB-1350 fra SIONYX som et alternativ for bruk i det hyperspektrale kameraet på den planlagte satellitten HYPSO-3 fra NTNU Small Satellite Lab (NSSL). Bildebrikken tar i bruk overføringsstandarden CSI-2 fra MIPI Alliance, som i teorien kan nå høyere overføringshastigheter enn oppnådd med Ethernet på tidligere satellitter fra NSSL. Testing av CSI-2 på Raspberry Pi har bekreftet høye overføringshastigheter. Ved bruk av et egenutviklet kretskort har det blitt kommunisert med kamera over I²C med Arduino og Kria KV260, samt lagt opp til mottak av bildedata. Dette er gjort på Linux med et vanlig C-program. Gruppen har også skrevet grunnlaget for en kameradriver for XRB-1350 for Linux. Elektromagnetisk interferens fra MIPI CSI-2 ble målt på viktige frekvenser for radiokommunikasjon. Videre, har vi begynt arbeidet med å programmere i Vivado for mottak av bildedata på FPGA, men arbeidet med dette har ikke ført frem. De tidligere satellittene fra NSSL tar i bruk en Linux-distribusjon laget med Petalinux, som vi også har undersøkt og implementert. Rapporten er ment for bruk av NSSL, til videre utvikling av kameramodulen.

Hyperspectral imaging on small satellites requires a camera with a high framerate for optimal spatial resolution. This report presents the camera sensor XRB-1350 from SIONYX as an alternative for use in the hyperspectral camera on the next NTNU Small Satellite Lab (NSSL) satellite. This image sensor utilizes the MIPI Alliance image transfer protocol, CSI-2, which theoretically can reach higher transfer speeds than the rate achieved through Ethernet on earlier satellites from NSSL. CSI-2 testing on a Raspberry Pi has verified high transmission rates. By designing our own MIPI-adapter board, we have achieved communication with the camera over I²C, with an Arduino and the Kria KV260. This has been achieved with an ordinary C program running on Linux. The group has also written a basic camera driver for the XRB-1350 for Linux. Electromagnetic interference from the MIPI CSI-2 signal was measured on important frequencies for radio communication. Furthermore, we have started the work on programming in Vivado for reception of image data on the FPGA, but this work has proven unsuccessful. Earlier satellites from NSSL employs Petalinux, which we have studied and discussed. This report is intended for use by NSSL for further development of the camera module.