光纤陀螺信号处理电路中FPGA与DSP的接口方法研究

通常在有FPGA(Field Programmable Gate Array)和DSP(Digital Signal Processor)参与的数据采集处理系统中,正确地解决它们之间的接口是个非常重要而且必须面对的问题.针对闭环消偏光纤陀螺信号处理中既要实现对快速A/D采样数据进行滤波,同时又能保证光纤陀螺能够实现闭环控制以及具有一定的带宽,以光纤陀螺(FOG)信号滤波处理电路中FPGA和DSP的接口问题为例,探讨了三种不同的接口方案的设计思路、优缺点及其适用情况,考虑到光纤陀螺信号处理及其滤波电路的具体情况,最后选择利用FPGA内部的FIFO(First In First Out)数据缓冲器实现FPGA与DSP的接口方案,它实现了逻辑芯片FPGA和数字信号处理器DSP之间无缝连接,大大提高了DSP的使用效率,解决了数据采集和数据处理(数字滤波)之间相冲突的矛盾.     

基于光纤陀螺的方位测井仪设计

设计了一种可用于套管井和裸眼井井眼轨迹测量的光纤陀螺方位测井仪。该仪器采用以光纤陀螺作为方位角传感器,以DSP和FPGA的架构完成数据采集处理。对仪器进行多次测试并和钻井曲线对比。测试结果表明,仪器满足工程要求。     

VC33+FPGA光纤陀螺捷联惯导系统

以TI公司的32bit浮点DSP芯片TMS320VC33为核心处理芯片,其性价比高,特别适合于类似捷联系统解算量大,实时性要求高,以及计算精度要求高的场合.FPGA结构灵活,接口丰富,适合模块化设计,易于维护和扩展,因此采用DSP FPGA构建系统.由Altera公司Cyclone系列的EP1C6T144接收FOG的串行数据,转换成32bit数据格式,并控制石英加速度计多通道的A/D转换,将惯性器件进行一次捷联解算所需要的数据组合起来存储于FPGA内部的FIFO中,并向TMS320VC33发起中断,扩展了一路RS422串口,与远程计算机通讯.DSP响应中断,从FPGA中读取陀螺、加速度计的数字信号,并用四元数法解算载体的姿态.     

视音频延时器用大容量FIFO的设计

介绍视音频延时器用大容量FIFO的设计,大容量FIFO的设计采用了SDRAM代替双口RAM,并采用FPGA设计双口SDRAM控制器.该FIFO也可用作高速数据采集系统的数据缓冲.     

异步FIFO在FPGA与DSP通信中的运用

利用异步FIFO实现FPGA与DSP进行数据通信的方案.FPGA在写时钟的控制下将数据写入FIFO,再与DSP进行握手后,DSP通过EMIFA接口将数据读入.文中给出了异步FIFO的实现代码和FPGA与DSP的硬件连接电路.经验证,利用异步FIFO的方法,在FPGA与DSP通信中的应用,具有传输速度快、稳定可靠、实现方...     

基于FPGA的高速大容量异步FIFO的实现

为了实现测试光纤陀螺仪的大量的数据采集,提出了一种基于FPGA的高速大容量异步FIFO控制器的实现方法,分析了所用SDRAM的特点和工作流程,设计出了实现这种控制器的方法。最后给出了SDRAM控制器的写数据仿真结果图。此设计基本满足了测试光纤陀螺仪数据采集和数据存储的要求。设计中采用SDRAM作为FIFO缓冲器,利用FPGA实现对SDRAM的控制。这种方法通用性好且成本低,可以应用在任何一种有大容量数据缓冲要求的系统中。     

基于FPGA与DSP的雷达高速数据采集系统

激光雷达的发射波及回波信号经光电器件转换形成的电信号具有脉宽窄,幅度低,背景噪声大等特点,对其进行低速数据采集存在数据精度不高等问题.同时,a/D转换器与数字信号处理器直接连接会导致数据传输不及时,影响系统可靠性、实时性.针对激光雷达回拨信号,提出基于FPGA与DSP的高速数据采集系统,利用FPGA内部的异步FIFO和DCM实现A/D转换器与DSP的高速外部存储接口(EMIF)之间的教据传输.介绍了ADC外围电路、工作时序以及DSP的EMIF的设置参数,并对异步FIFO数据读写进行仿真,结合硬件结构详细地分析设计应注意的问题.系统采样率为30MHz,采样精度为12位.     

基于DSP的分布式光纤测温系统及高速数据采集与处理

提出了一种基于数字信号处理器(DSP)的分布式光纤测温系统，系统以DSP为核心，以并行高速流水线式ADC，FIFO和CPLD为主体实现对光纤温度传感器输出信号的高速数据采集与处理，其采样速率可达100MSPS。全面介绍了该系统的原理应实现过程。并讨论了实验结果。     

光纤陀螺随机漂移的补偿方法研究

在研究高精度光纤陀螺时,尤其是在捷联惯性导航系统中,随机误差是光纤陀螺误差中不可忽视的部分,对光纤陀螺随机误差的补偿就显得非常必要.这里基于对光纤陀螺随机漂移建模的方法,首先采用ARIMA方法时光纤陀螺仪随机漂移进行建模;然后采用强跟踪卡尔曼滤波器进行滤波补偿,并利用实测数据进行了实验验证.实验结果证明,这种方法能够较好地补偿光纤陀螺的随机漂移.     

基于Visual C++的光纤陀螺多参数自动化测试系统

设计了一套基于Visual C++的光纤陀螺多参数自动化测试系统,包括USB接口通信、数据实时显示和存储、数据自主分析、自动生成Word测试报告4个主要功能模块。USB接口通信模块主要完成基于USB接口的数据采集（采用可编程阵列(FPGA)和USB控制芯片实现）,并将数据传输至PC机;数据实时显示和存储部分利用NI公司的Measurement Studio插件实现,主要用于实时显示陀螺数据及数据存储;数据自主分析部分实现了针对光纤陀螺数据的特征分析;自动生成Word测试报告部分实现了针对光纤陀螺多种参数的自动化的计算及测试报告生成。该系统目前已应用于光纤陀螺生产研究中,经多次测试,结果证明其自动化程度高,性能稳定。     

基于DSP／BIOS多线程的小型组合导航系统设计

将GPS与SINS组合起来可以充分发挥二者的优势,是一种实用的导航方式。但是传统的设计方案都是在双端15／RAM的基础上进行数据存储与传输的,因此会带来体积大、成本高、功耗大等问题。基于小型化GPS／SINS组合导航系统的目的,本设计采用DSP／BIOS多线程编程技术对TMS320F28335数字信号处理器进行程序设计。工程实现的结果证明,所设计的系统不仅导航功能完整、性能稳定,更具有成本低、体积小和功耗低的特点,在普通的导航领域有一定的应用价值。     

高精度加速度计信号变换技术

针对捷联惯导系统加速度计信号采集的高精度要求,提出了一种采用I-F变换技术对加速度计进行高精度数据采集的方法,对其工作原理、构成及提高精度的方法等问题进行了分析和讨论。实验证明,该系统满足了捷联惯导系统的精度要求,具有普遍的实用价值。     

基于DSP的视频采集压缩卡的实现

实现了以TI的TMS320C6205 DSP为核心的高速视频PCI采集压缩卡.该系统采用了PHILIP公司最新推出的视频A/D芯片SAA7114H,将模拟电视信号转换成数字信号,同时CPLD控制将数据流写入FIF0或者中断DSP读出FIFO的数据进行压缩处理.最后将压缩过的数据流再经过PCI总线传入PC机,由PC机完成视频解码.详述了CPLD的控制模块.     

光纤捷联航姿系统在“动中通”的应用

为解决各种环境下“动中通”天线对目标的快速捕获和精确跟踪,天线控制系统采用了低成本光纤捷联航姿系统与单脉冲自跟踪系统相结合的控制技术,目标可见时采用单脉冲自跟踪,同时利用单脉冲自跟踪精度高的特点对光纤捷联航姿系统实时标校,使航姿系统长期保持在高精度的惯性导航水平上;目标被遮挡后利用光纤捷联航姿系统引导跟踪,通过试验及数据分析,该技术的使用使“动中通”天线在任何环境下,跟踪精度达1／10半功率波束宽度,对目标的捕获时间小于1s。     

光纤陀螺捷联惯导系统热仿真研究

探讨了光纤陀螺热模型的建立方法,并进行了实验验证,在此基础上建立光纤陀螺捷联惯导初步热模型,利用基于液体动力学(CFD)的热分析软件Flotherm对惯导系统进行热仿真分析,通过仿真计算,从而得到惯导系统在室温条件下,通过自然对流散热达到稳定状态的温度云图,然后对系统实现方案进行优化热设计,使温度对光纤陀螺性能的影响尽量减小,并对下一步温补或温控方案提供理论支持与指导。     

捷联式重力无源导航系统

为了满足水下运载体长航时、高精度、低成本的导航需要,提出由激光陀螺单轴旋转捷联惯性导航系统、计程仪、深度计、光纤陀螺捷联式重力仪和数字重力异常图组成的捷联式重力无源导航系统。运载体的位置由激光陀螺单轴旋转捷联惯性导航系统给出;光纤陀螺捷联式重力仪、计程仪和深度计组成水下捷联式重力测量系统,以激光陀螺单轴旋转捷联惯性导航系统提供的位置信息、计程仪提供的速度信息和深度计提供的水深信息作为观测量,应用扩展卡尔曼滤波计算出东、北、天坐标系下加速度计比力值,使用低通滤波实时获得重力值和重力异常值。根据存贮在计算机中的数字重力异常图,运用相关极值法,计算得到运载体位置。2019年底,捷联式重力无源导航系统进行了长时间船载试验,对该系统试验数据进行了离线处理。试验结果表明,在匹配海域内,运载体位置误差小于1个重力异常图格网大小。     

基于线阵CCD的降水粒子探测高速数据采集系统

针对线阵CCD图像扫描技术探测降水粒子的情况,设计了一种基于高速模数转换器(ADC)、先进先出缓存器(FIFO)和数字信号处处理器(DSP)的线阵CCD数据采集系统。能实现以该线阵CCD驱动时序最高频率16.6 MHz的数据采集,系统运行稳定;数据存储和处理循环进行,保证信号转换的稳定性和避免数据存储丢失;详细描述前端调理电路、数据采集系统的原理、硬件构成和逻辑控制模块,给出了数据处理算法设计和系统试验结果。     

基于FPGA的惯导组合数据采集及控制系统设计

利用FPGA并行处理的特点及其丰富的I／O接口,在此设计了一种针对捷联惯导系统的组合数据采集和控制系统。该系统能够实时采集惯导系统所需的IMU和GPS数据,能够根据需要产生任意占空比的PWM控制信号,该系统预留了丰富的I／O接口,方便和DSP等处理器进行无缝连接。测试结果表明,通过这种方法设计的系统,体积小,可靠性高、实时性强。     

基于双轴位置转台的光纤陀螺惯组标定方法

为了简化标定设备,降低标定成本,该文研究了利用双轴位置转台进行光纤陀螺惯组标定的可行性,分析了转台位置误差对光纤陀螺惯组标定结果的影响。分别建立加速度计和陀螺的标定模型,推导出利用双轴位置转台进行标定的相关算法及设计了新的标定方案,且进行了相关实验,对实验数据分析结果表明,利用双轴位置转台进行光纤陀螺惯组的标定,标定值与真值基本一致,方案可行。此外,经实验分析,转台测角误差所引起的标定误差最大为2.42×10-6,数值较小,在实际应用中可忽略。