一种弹体惯性姿态测量数据处理平台设计

摘要：针对某弹体的惯性测姿系统中存在数据量大、处理时间短的问题,采用DSP+FPGA架构,结合FPGA与DSP在不同算法处理上的优势,设计并实现一种弹体惯性姿态测量数据处理平台。本文详细介绍数据输入输出、FPGA处理、DSP核心处理和电源管理系统主要组成部分的设计,简述PCB设计中的处理和部分FPGA程序。实际测试结果表明,该数据处理平台稳定性强、处理性能极好,能够成功应用到某弹体的惯性测姿数据处理系统中,具有很高的工程实用价值。     

基于某测高雷达的数字信号处理器研究

根据弹载环境对雷达高度表的具体要求,介绍了某测高雷达的原理及其数字信号处理软、硬件设计.该系统采用DSP为主处理器,FPGA控制外围电路,构建DSP+FPGA的全数字化信号处理系统,该平台体积小、处理速度快、工作稳定、测高精度高,并通过调试和实验结果证明该设计能实现测高功能,达到系统设计要求.     

基于DSP 的地磁陀螺组合测姿系统

为解决弹体姿态控制能力问题,对基于DSP的地磁陀螺组合测姿系统进行研究,将三轴MEMS陀螺与地磁组合成样机,基于旋转矢量法姿态算法和TMS320F28335进行数据处理,并进行转台试验,解算出不同转速下的滚转角并进行误差分析。试验结果表明:该方案能够实时、准确、稳定地处理陀螺和地磁信号并解算出姿态结果,满足姿态控制的要求。     

基于 FPGA 的惯性开关测试

基于 FPGA 技术和传感器技术,通过分析惯性开关的结构和工作原理,了解其测试需求,设计了以 Cyclone ⅢFPGA 为控制芯片的某型惯性开关测试设备。利用传感器和 AD674采集惯性开关受力情况;FPGA 进行数据处理与分析,并发出控制信号驱动步进电机;电机运动引起惯性开关受力变化,形成闭环测试系统,通过 LCD 显示测量结果。该设计可以满足惯性开关性能测试,具有实际应用价值。     

基于DSP和FPGA水下目标主动跟踪系统硬件设计

数字信号处理系统是水下目标主动跟踪系统的核心,采用了数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)设计了数字信号处理硬件系统,给出了硬件框图,介绍了各个组成芯片的功能,解决了DSP的硬件资源分配问题,完成了存储器接口设计、电源与散热设计以及FPGA接口逻辑设计.硬件平台具有强大的数字信号处理能力,合理的FPGA接口逻辑简化了DSP软件设计任务.试验结果表明,信号处理平台能够实时完成水下双目标信号的时延估计,估计精度高,满足了水下目标主动跟踪系统的要求.     

导弹发射车快速定位定向技术

针对某发射车惯性平台惯导定位定向速度慢、环境要求高的问题,根据北斗多天线定向测姿原理,提出了基于北斗二代的多天线配置及快速定位定向技术,利用相位差分原理,采用多天线布阵技术,解算天线构成的基线矢量方向,经变换实现测姿功能,该技术在同类设备上成功应用表明其快速性、精确性等指标满足设计要求。     

基于TMS320F28335的弹体飞行参量采集硬回收系统设计

针对在弹体飞行姿态测量实时处理分析过程中,采用FPGA和单片机的半硬回收方式存在结构复杂、体积较大、运算能力差的问题,文中从弹体处于高速、高过载的环境出发,设计了基于TMS320F28335由传感器、ADC、DSP以及存储芯片组成的弹体飞行参量采集硬回收系统,实现弹体动态信息的采集、处理和存储。实验证明,系统能够完整精确的获取弹体飞行姿态测试过程中的各种参量,能够为弹体飞行参量测试提供有力依据。     

基于TMS320C6711D和FPGA的图像辅助末制导系统设计与实现

为满足某捷联导引头上图像辅助末制导系统的需要,设计了以高速浮点DSP芯片TMS320C6711D和现场可编程门阵列FPGA为核心的高性能图像匹配处理平台.文中详述了该系统的软、硬件设计以及各模块的组成和功能,最后通过软硬件联合测试表明,该系统可完全满足图像导引头上处理速度快、存储容量大、实时性强的要求,并具有小型化、低成本和集成度高的优点.     

基于功能的惯性平台机内测试技术

针对新型惯导平台的发展要求,结合机内测试技术对惯导平台进行了研究,通过深入分析平台的工作原理、测试方法、机内测试的原则,利用DSP+FPGA的技术和多传感器冗余知识对平台的功能进行了验证;提出了某型惯导平台的机内测试方案,对其中的测试内容、硬件选择和测试流程进行了详细的描述;应用表明该方案能较好地完成惯性平台的测试工作。     

鱼雷电磁引信信号处理软硬件技术研究

针对鱼雷主动电磁引信信号处理的特点,提出了采用数字信号处理技术的鱼雷引信信号处理机设计方案,详细介绍了以DSP和FPGA为核心的鱼雷主动电磁数字信号处理平台的硬件结构、信号处理算法设计及软件流程.     

基于FPGA 的交流伺服高精度反馈系统

利用FPGA高速并行处理的特点,设计了一种基于FPGA的交流伺服高精度反馈系统。给出了系统设计的总体思路,并设计实现了位置环、速度环和电流环反馈信息的高速高精度采集,将设计的系统应用于1 kW永磁同步电机交流伺服平台上进行试验。试验结果表明:该系统能克服DSP无法完成算法控制和反馈信息采集同时进行的缺陷,改善了反馈信息采集的实时性和精确度,有效地提高了交流伺服的带宽和总体性能。     

惯性/卫星组合导航系统载体姿态角速度提取方法

惯性/卫星组合导航系统在信息融合过程中,需要以运动载体姿态角速度构成误差运动状态矩阵。但一般情况下惯导平台无法输出运动载体的姿态角速度。文中分析了惯导平台框架角与载体姿态角的关系,结合硬件改造与数据处理方法,从惯导平台输出量中提取了运动载体的姿态角速度,完成了惯性/卫星组合导航系统半实物仿真试验。     

基于虚拟仪器技术的弹体静态特征参数测试系统

为了解决传统测量方式中分散测量弹体静态特征参数的不足,文中设计了一套基于工控机为主控单元、LabWindows/CVI为开发平台的弹体静态特征参数测量系统,详述了系统的组成和测量原理以及各分系统的软硬件设计.该系统能完成各种弹体的质量、质心、偏心、极(赤道)转动惯量等参数的测量.给出的试验结果表明,所有的测量精度均能够满足国军标的要求.目前该系统已投入试验使用,效果良好,可靠性高,且具有广泛的应用开发前景.     

基于弹载地磁测试的高速旋转稳定弹锥形运动分析

为了研究高速旋转稳定弹丸在飞行过程中的锥形运动规律,采用弹载地磁姿态测试方法,通过分析当地地磁矢量、弹丸速度矢量及弹轴地磁测试分量间的角度关系,构建高速旋转弹丸角运动规律及参数的测试模型。给出弹载地磁测试的试验方法,构建测试平台及相应的标定与校正设备,通过试验测试获得了地磁测试数据,完成了地磁测试数据的信号滤波与姿态解算,得到弹丸锥形运动的轨迹曲线。结合弹丸角运动模型对测试弹丸的角运动过程测试结果进行分析,进一步分解得到了弹丸进动、章动运动规律。分析结果表明弹载地磁测试与弹丸角运动模型可以相互支撑,能准确揭示高速旋转弹锥形运动的规律。     

基于磁阻传感器的弹体姿态测量系统

为实时准确获取弹体俯仰和滚转参数,提出一种利用磁阻传感器获取地磁场强度,结合微机电陀螺精确求解弹体姿态的方法。介绍了基于地磁场的姿态测量系统原理和硬件设计,对存在的各种误差进行了分析,并提出了相应的误差补偿方法。最后,对所设计的系统进行了验证。结果表明,其测量姿态角精度优于1°。     

基于FPGA的Sobel算子的边缘响应算法实现

由于边缘检测等图像处理算法数据量较大,要求实时信号处理系统必须具有处理大数据量的能力。提出了一种用FPGA4-DSP实现图像实时处理的方案。介绍了用Sobel算子实现图像边缘检测算法的六个步骤以及用FPGA实现“边缘响应计算”和“非最大值抑制”的原理。FPGA对数据并行处理的特点,大大提高了图像信号处理速度,保证了信号处理系统的实时性。