卫星制导弹药低成本飞控计算机系统设计

为满足某型卫星制导弹药飞控计算机系统的特殊要求,设计了一种基于浮点数字信号处理器TMS320C6713B FPGA的嵌入式导航计算机系统.系统通过采用大规模可编程器件FPGA,充分利用FPGA资源,进行合理的功能分配,不仅简化了硬件系统的设计,而且使得系统的功能设计更灵活;在此基础上,通过采用DSP/BIOS多任务多线程实时操作系统,进一步提高了系统软件的实时性和降低了软件编制的复杂性.     

基于MEMS/GPS/地磁组合的弹体姿态解算

MEMS惯性器件由于具有自主性、连续性和隐蔽性等优点被广泛运用于载体的姿态解算中,但由于MEMS惯性器件的制作精度和误差积累等问题使得解算出的姿态信息并不准确.同时由于地磁传感器可以实现高精度的姿态测量,但不能独立解算出姿态信息.因此为了提高惯导姿态解算的精度,所以采用GPS、地磁辅助惯导进行姿态解算.设计的方案是在传统惯导姿态解算误差状态方程的基础上,将地磁和GPS解算的滚转、偏航和俯仰角与惯导解算出来的相应角的差值添加到传统惯导姿态解算误差状态方程中,以速度误差和滚转、偏航和俯仰角误差为量测值,估计出组合系统的姿态误差,并与惯导解算出的姿态误差进行对比,从而验证所提出的方法的可行性.     

航位推算法在导航定位中的仿真研究

航位推算(DR)法最初用于船舶的航行定位中,所使用的加速度计、磁罗盘、陀螺仪成本高,尺寸大.而随着微机电系统技术的发展,加速度计、数字罗盘、陀螺仪尺寸、重量、成本都大大降低,使得其可以在行人导航中得以应用.针对DR算法的原理,利用GPS/INS紧密组合导航系统INS 1200进行导航实验,采集实时数据,利用DR算法以及坐标转换算法对实验数据进行处理,通过MATLAB软件模拟了经过坐标变换后的定位图.仿真结果表明,DR算法在短时间内有较高的导航精度,对短时间导航有较大意义.     

炮膛内高过载环境力测量系统设计

了获取弹丸在膛内高过载情况下的加速度信号,设计了一种弹载数据采集系统。选用高性能的Zynq 7000系列SoC芯片作为控制核心,将采集到的加速度信号通过A/D转换芯片送入大容量Nand Flash存储器完成数据的采集。通过对成品电路板的全面灌封技术,提高了系统整体的抗冲击能力。通过对实测结果进行分析,表明此系统可以准确地获取弹丸的膛内加速度变化曲线。     

基于Zynq的数据采集系统的研究与设计

炮弹在飞行过程中的状态可以作为评估其作战性能的有效方法之一。针对炮弹在空中飞行时数据采集的需求,设计了一种弹载多通道数据采集存储系统。给出了系统硬件设计框架,采用模块化设计以 Zynq-7000系列Soc芯片作为控制核心,结合可编程A/D转换芯片AD7606和大容量Nand-flash存储器实现数据的采集和存储。软件设计层面,采用A/D转换、DMA传输和数据存储相结合的方案,保证数据的有效采集、传输和存储。最后,在转台和飞行实验中,设计的系统对HMC1052 地磁传感器进行地磁数据的采集,验证系统工作的可靠性和正确性。     

基于磁阻传感器的地磁数据采集装置

传统的姿态测量方法一般应用陀螺、加速度计或者与GPS组合对载体参数进行数据采集,但是由于成本高、器件精度与结构水平的限制,现在已经无法满足现在复杂的作战环境.提出应用三维磁阻传感器采集地球磁场三维磁场强度,然后经过放大、处理,最终得到理想的地磁数据.经过实验测试,采集装置能够获得理想的地磁信号.     

惯性/北斗双星组合导航系统研究

对惯性导航系统、北斗双星定位系统两者的组合进行了研究.建立了惯性/北斗双星组合导航系统的数学模型,针对双星系统噪声特性难于统计的特点设计了可实时估计量测噪声的自适应卡尔曼滤波器.并对系统产生的量测延时给出了较好的解决方案.最后对系统进行了仿真试验,仿真结果表明该组合导航系统具有较高的精度,此方案具有较好的工程应用价值.     

直升机自主导航用ARINC429收发系统设计

为实现直升机自主导航系统中多普勒雷达、大气数据系统以及总线控制单元同时与机载导航计算机通过ARINCA29总线进行信息通讯,介绍了一种基于DEI1016和BD429芯片的ARINC429航空总线收发系统的设计方法,使用地址传递的思路,利用DSP和FPGA实现了该系统的复位及初始化设置、收发逻辑时序控制以及驱动编制,并对该系统的软硬件设计方法进行了详细分析,最后对实际系统进行了测试;试验结果表明,该设计方法实现起来简单、合理并且有效.     

一种相关跟踪算法在小内存DSP上的实现

文中构建了以TMS320DM642为核心的硬件图像跟踪处理系统,但TMS320DM642的CPU片内内存较小,大量的图像数据无法一次移入TMS320DM642的CPU片内内存,这就使得现有的图像相关跟踪算法无法在TMS320DM642上快速运行。针对这一问题,本文在SSDA算法的基础上提出了一种新的相关跟踪算法,使之在保持SSDA算法的跟踪精度、可靠性、抗干扰能力的同时可以高速运行在小内存的DSP系统上。     

扩展卡尔曼滤波在组合导航中的应用

松组合导航中,采用组合导航系统(SINS)误差作为状态量,用SINS解算的位置和速度与全球定位系统(GPS)测量的位置速度之差作为量测信息.为了提高组合导航的精度在松组合导航中应用扩展卡尔曼(EKF)滤波算法,通过仿真对载体轨迹的速度、姿态、位置进行跟踪.仿真结果表明:在仿真进入8 min之后系统进入稳态,能准确跟踪载体.因此,采用基于EKF的非线性滤波能有效跟踪载体的位置、速度和姿态.