CMOS图像传感器具有能耗低、集成度高和抗辐射能力强等优点。使用高性能的CMOS图像传感器设计适用于空间环境的相机系统,其能耗、质量和体积相对较小,同时也具有成本低和开发周期短的优势。发达国家已经开始将CMOS图像传感器应用于星敏感器、太阳敏感器和遥感成像等空间应用领域。本文使用一款高性能CMOS图像传感器LUPA-4000设计了相机系统,在设计和实验过程中深入了解CMOS图像传感器的特性,并进行必要的工程技术经验的积累。本文所做的主要工作有:1.归纳了CMOS图像传感器应用于空间环境的国内外现状。2.对CMOS图像传感器的原理、芯片结构、技术指标和发展方向等进行了分析总结,并就其性能与CCD进行了比较。3.在详细分析LUPA-4000像素原理及供电的基础上,选择使用多片LDO,并结合电源监控芯片构成供电系统;同时依据其驱动信号特点,选用FPGA作为驱动信号产生载体,配合通信、数据传输等外围芯片,设计出相机系统电路硬件。结合光学镜头与机械外壳,组装成系统样机。4.采用自上而下,模块化设计的方法,使用VHDL语言设计了包括通信、CMOS图像传感器驱动以及图像数据格式转换等模块的相机系统驱动程序,实现了SPI寄存器初始化、积分时间调节、同步方式切换等功能。5.进行了相机系统的调试工作。通过测试计算得到了相机系统的主要性能参数。进行实验性的拍摄,验证了相机系统的所有功能。6.总结了相机系统存在的问题,提出下一步设计的改进建议。经长时间实验及测试,相机系统运行稳定可靠,采集获得的图像质量较高。使用CMOS图像传感器设计相机系统,是一种可行的空间成像系统选择。