反坦克弹光纤惯导嵌入式信号采集系统设计与实现

针对战术导弹通用惯性导航系统应用需求设计了一种基于光纤陀螺与石英加速度计传感器的信号同步采集与实时处理硬件系统,完成了方案设计,对各子模块进行了功能划分与指标分配,采用 DSP+FPGA的嵌入式硬件平台架构,实现了三通道电流到频率脉冲的高精度模/数转换,陀螺仪、加速度计敏感的载体三维角运动、线运动测量信号的同步采集与实时处理功能,具有小型化、通用性强的特点,对样机实现的性能指标验证和测试结果符合设计要求。     

基于FPGA和NIOS的惯导组件测试系统研究

针对惯导组件产品测试中多种信号输出的测量需求,设计了一种基于FPGA和NIOSII软核的双模式惯导组件数据采集系统。该系统以FPGA和USBCY7C68013芯片为核心,实现对4个惯导组件输出的48路脉冲进行频率计数和对8个惯导组件输出8路串口数据的接收,最后通过USB芯片将采集得到的数据上传至测控计算机,并由计算机进行保存、处理和显示。该设计降低了采集电路复杂度,提高了产品测试效率和采集系统的可靠性、稳定性。     

惯导输出模拟器设计

针对惯导组件产品测试中多种信号的输出,设计一种基于FPGA惯导组件输出模拟系统;以FPGA芯片为核心,在Quartus II软件开发平台上使用Verilog语言进行编程然后生成原理图,设计DDS(direct digital synthesizer)信号发生器来输出48路脉冲信号,实现对4个惯导组件输出的48路脉冲信号模拟;在FPGA中采用Verilog硬件描述语言编写8串口发送代码生成原理图,实现对8个惯导组件输出8路串口数据的模拟;通过人机交互界面的按键和液晶对脉冲输出和串口发送的参数进行调节,实现脉冲输出和串口发送的设定;利用DDS技术设计48路脉冲较其他方法精度更高,利用FPGA的并行运算特点实现8路串口数据的并行发送;设计降低了各种测试信号连接时的复杂度,提高了测试信号的稳定度和惯导组件标定的效率。     

基于FPGA的MEMS陀螺仪SAR150实时数据采集系统设计

针对传统MEMS陀螺仪输出信息为模拟量且易受干扰、噪声较大的问题,结合SAR150陀螺仪可以直接输出数字信号的特点,提出了一种新型的数字陀螺仪实时数据采集系统;该系统以FPGA为主控制器,通过SPI接口完成对MEMS陀螺仪SAR150的控制与数据的传输,实现了对陀螺仪输出信号的采集、实时传输及存储;通过将所研制的数据采集系统应用于SAR150陀螺仪测量角速率实验,并对测得数据进行误差分析,实验结果表明:数据采集系统采集输出的角速率值与理论值的绝对误差标准差均小于0.2°/s;且该系统的可靠性高、实时性好,为后续的陀螺仪测试及标定奠定了基础,有一定的工程应用价值。     

基于NiosII的光纤捷联惯导系统数据采集模块设计

针对光纤捷联惯导系统中采用传统技术的导航计算机需重复设计且效率低的现状,提出了一种基于Nios Ⅱ的光纤捷联惯导数据采集及预处理实现方案;运用verilog HDL语言完成了对光纤捷联惯导系统中挠性加速度计和光纤陀螺仪的数据采集功能IP核设计,采用SOPC(可编程片上系统)技术定制了Nios Ⅱ软核处理器,并实现16阶FIR低通滤波器的设计;通过对捷联惯导系统的静态采集实验,验证了数据采集功能IP核的准确性和FIR低通滤波器滤除部分噪声的有效性.     

运载火箭多表冗余捷联惯组的故障诊断与决策

为了提高运载火箭惯导系统的可靠性,介绍了一种多表冗余捷联惯性测量组合的故障诊断和冗余信息重构技术,除了对陀螺仪和加速度计信息进行常零值判别、极大值判别之外,还要采取三取二的冗余诊断的管理策略,将故障定位到具体惯组的某个敏感轴,对故障惯组隔离后进行冗余信息重构,既可实现惯组系统级冗余,又能够搭配使用非整套惯组陀螺仪和加速度计信息,实现惯组故障情况下的导航信息的正常输出,增强了运载火箭对惯组故障的适应能力。     

多传感数据同步采集系统设计

轨道检测方法涉及到陀螺仪、倾角仪、加速度计等多个传感器,如何实现多传感数据同步采集是实现轨道检测的关键技术之一.为了解决该问题,设计了一种多传感数据同步采集系统,该系统主要由正交编码采集电路、信号调理电路及同步触发电路构成,采用基于μC/OS-Ⅱ嵌入式编程方法,实现了陀螺仪、倾角仪、加速度计的同步采集.通过利用多传感数据同步采集系统设计了轨道检测小车,实验验证了该系统不仅可以精确实现多种传感器的同步采集,而且具有较强的抗干扰能力,其综合测量精度小于0.5 mm.     

基于FPGA的光纤陀螺自适应LMS虑波算法研究

光纤陀螺仪的精度严重制约着以其为核心的惯性导航系统精度,为进一步提高系统精度须对光纤陀螺进行滤波处理;文章在自适应LMS滤波算法的基础上,以FPGA实现光纤陀螺数据的采集和滤波处理;以光纤陀螺的延时信号作为参考值,实时自适应调整陀螺不同时刻输出的权值来实现对噪声的滤除;在FPGA中,利用有限状态机的方式来完成该滤波算法的实现,同时完成权值系数的更新和信号采集等模块的功能;结果表明,经过FPGA采集并滤波后的光纤陀螺信号中的噪声分量明显降低,滤波延时远小于采样周期,完全满足工程实际需要.     

基于FPGA的光纤陀螺自适应LMS滤波算法研究

光纤陀螺仪的精度严重制约着以其为核心的惯性导航系统精度,为进一步提高系统精度须对光纤陀螺进行滤波处理;文章在自适应LMS滤波算法的基础上,以FPGA实现光纤陀螺数据的采集和滤波处理;以光纤陀螺的延时信号作为参考值,实时自适应调整陀螺不同时刻输出的权值来实现对噪声的滤除;在FPGA中,利用有限状态机的方式来完成该滤波算法的实现,同时完成权值系数的更新和信号采集等模块的功能;结果表明,经过FPGA采集并滤波后的光纤陀螺信号中的噪声分量明显降低,滤波延时远小于采样周期,完全满足工程实际需要。     

基于NI CompactDAQ的惯性器件性能评估系统

惯性元件性能评估系统,是以单轴速率转台为基础的对陀螺仪或加速度计基本技术指标进行测试、标定和评估的系统.惯性器件作为捷联惯导系统的心脏,其测量系统精度性能的优劣直接影响到惯导系统的精度.选用NI CompactDAQ设备USB-9239作为惯性元件性能评估系统采集核心.NI CompactDAQ提供简单易用USB接口,并在一个简单、用户可配置的系统中集成了传感器的直接连接、信号调理、模数转换等多种特性.实验表明该采集系统运行可靠,提高了测试的精度和效率,为惯性器件的性能分析与进一步改进提供基础,具有巨大的使用价值.     

基于FPGA的推进剂药柱应变测试装置研究

固体火箭发动机工作于发射过载状态下,位于燃烧室内的推进剂药柱因承受惯性力作用产生一定的形变。为测试推进剂药柱在发射过载状态下的轴向应变响应特性,针对发动机装药结构、材质的特殊性,研制了一种基于FPGA的推进剂药柱大应变存储测试装置,解决了该环境下传统应变电测系统应用于装药应变检测过程中呈现出的数据捕获率低、非线性误差大等问题。装置采用FPGA芯片搭建主控模块,集信号调理、触发采集、存储等功能于一体,可安装于发动机内进行发射过载试验,实时完成装药应变响应信息的快速采集与存储。试验后回收装置,通过上位机提取测试数据,处理和再现装药应变时间历程曲线。     

基于ADS8568的八路数据采集系统设计

为了提高某惯性测量单元的精度,需对其输出信号进行大量采集以建立误差模型.该惯性测量单元不仅包含6路惯性传感器信号(3路陀螺和3路加速度计),还包括两路温度传感器输出以提供温度补偿,所以设计了基于ADS8568的八路数据采集系统.该系统采用AD芯片ADS8568,实现8路模拟信号的同步采集;以FPGA为主控芯片,控制信号的采集存储;以8G bit FLASH为存储芯片,实现大容量数据的实时存储.经实验验证,该采集系统可以正确采集传感器输出数据,采集到的数据正确有效,可用于误差建模的分析,具有一定的工程实用价值.     

基于FPGA的随机脉冲快速捕捉系统的设计与实现

介绍一种基于FPGA的随机脉冲信号快速捕捉系统的系统结构、工作原理和实现方法;该系统完全摆脱了传统数据采集系统在采集深度和采样效率方面的制约因素,能够在整个时域范围内对外部信号进行连续的高速采样;系统工作过程中不需要外部控制器的干涉,完全由FPGA内部的硬件逻辑电路实现对随机脉冲信号的快速、精确捕捉,可靠性高;抗干扰能力强,同时具有很高的采样效率.     

基于ZYNQ的远程图像采集系统设计

针对传统图像采集系统远程图像传输延时长和数据丢失的缺点,设计了一种基于ZYNQ芯片开发的实时视频采集与图像传输系统;系统具有两个采集通道,模拟视频信号通过BNC(Bayonet Neill-Concelman)信号线接入设备并经过ADC(Analog-to-Digital Converter)完成信号的数字化;利用主控芯片内部的FPGA资源部署并行处理单元完成对数字化图像数据的低时延处理;通过驱动片内AXI(Advanced eXtensible Interface)总线以DMA(Direct Memory Access)的方式将数据传输至DDR3存储器中;利用芯片内部的双核ARM Cortex-A9处理器高性能,在采集设备上移植嵌入式Linux系统,搭建Gstreamer流媒体应用服务器端,实现整个采集系统复杂任务调度和图像数据远程网络传输;与传统单ARM或DSP处理器的图像采集系统相比,该系统具有FPGA(Field Programmable Gate Array)的并行处理能力和高带宽的内部互联总线的优势,提高了图像数据处理速度,降低了图像数据由采集端到存储器的传输延时,提供了稳定远程图像传输功能,经实验测试该系统实现了每秒25帧的视频信号输出,与前端ADC的采集速率保持一致,整个采集展示的过程中视频画面连续且稳定。     

多通道高精度实时数据采集存储系统设计

文中设计的记录器是一种具有对现场实时数据进行采集、存储及显示分析等功能的数据采集系统。该系统采用FPGA芯片XC2S200作为系统的核心控制器件来实现对信号的采集和数据的编帧以及存储等。此采集系统已配合测试系统地面测试台应用于某飞行器试验,完成了对其试验参数的采集、记录及监测。     

基于FPGA的脉搏信号采集系统

基于中医诊脉客观化的需求,本文介绍了基于FPGA的脉搏信号采集系统,脉搏信号经过脉搏传感器转换为微弱的电信号,再经过信号调理电路,之后把调理电路输出的模拟信号送往A／D转换器进行模数转换,然后再送入FPGA进行相应的处理后籽数据显示在显示屏上,同时也将信号送入计算机进行进一步的分析和处理。经过现场测试,可较好的实现脉搏信号采集系统的功能,具有广阔的应用前景。     

基于FPGA的脉冲量采集模块设计

设计了一种脉冲量采集模块,用于脉冲信号的采集和传输.文中详细阐述了该系统的硬件和软件设计方法来说明模块的实现过程.重点介绍了系统硬件电路设计及其实现,采用FPGA作为中心控制单元,对脉冲信号的幅值、个数、及频率进行采集.测试结果表明,该模块完全满足实际工程需求,具有很高的可靠性,并且已成功运用于某通用测试台项目中.     

一种有效的视频数据提取方法

一般的基于FPGA的视频采集系统中,FPGA与视频解码芯片的连接需要用到较多的FPGA I/O资源。文章介绍了一种新的通过检测SAV信号对视频信号进行定位和采集的方法。该方法只需用到视频数据和像素时钟同步信号即可实现有效的视频提取功能,节省了有限的FPGA I/O资源,进一步提高了系统的集成度。仿真结果表明,该方法达到了实时提取视频信号的目的。     

一种基于MFC的转台自动测试系统

三轴转台在惯性测量组件和惯性导航系统的性能测试中起到了重要作用,而原先的转台标定实验需要测试人员通过上位机操纵转台运动到指定位置和速率状态,并手动操纵远程计算机采集惯性导航组件的实验数据.采用VC++中的MFC形成远程控制计算机界面,通过远程控制计算机直接控制三轴位置速率转台,并自动采集惯性导航组件的测试数据.经过远程控制计算机与转台形成闭环实验,测试系统可以完成预期目标.