【摘要】：時間測量電路是X射線脈沖星導(dǎo)航的重要組成部分,通過采集到的X射線脈沖作為觸發(fā)信號獲取此時刻的時間,該時間精度達(dá)到1ns,范圍達(dá)到99年。具有高精度、寬范圍的特點。本文的時間測量電路是采用基于FPG A的全硬件設(shè)計模式,采用粗時間和細(xì)時間相結(jié)合的方式進(jìn)行設(shè)計的。粗時間利用格雷碼計數(shù)器進(jìn)行年、月、日、時、分、秒的設(shè)計。細(xì)時間采用Xilinx公司提供的IODELAY原語進(jìn)行主頻以下時間的設(shè)計。最后達(dá)到項目要求的精度1ns的時間測量電路并通過USB芯片CY7C68013A把時間測量電路時間數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)進(jìn)行歷元疊加脈沖輪廓還原。本文的時間測量電路是基于中國科學(xué)院西安光機(jī)所的X射線脈沖星導(dǎo)航的合作項目,最后的測試階段均在西安光機(jī)所完成。時間測量電路是X射線脈沖星導(dǎo)航后端電路的重要部分,前端電路由西安光機(jī)所研發(fā)。現(xiàn)階段的所有研究全是基于地面模擬系統(tǒng)上進(jìn)行的。整個X射線脈沖星導(dǎo)航地面模擬系統(tǒng)包括：X射線信號發(fā)生器、真空系統(tǒng)、MCP探測器、前端整形放大電路、時間測量電路和USB傳輸。其中時間測量電路與USB的傳輸是本文的研究內(nèi)容。論文采用一體化X射線脈沖星地面模擬系統(tǒng)進(jìn)行測試,通過USB把測試結(jié)果傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行脈沖輪廓還原。還原后的脈沖輪廓與在NASA下載的該脈沖星輪廓相似度達(dá)到95.38%,到達(dá)項目的要求。但是以這種方法進(jìn)行的脈州星導(dǎo)航實時性較差,并不方便于真實太空中的導(dǎo)航。根據(jù)實時性的要求基于Linux系統(tǒng)的脈沖星導(dǎo)航成為下一階段的主要研究對象,這樣可以把整個時間測量電路和后續(xù)脈沖還原都集成于Linux系統(tǒng)之中,便于實時的處理時間測量電路數(shù)據(jù)完成精準(zhǔn)的導(dǎo)航工作。在最后一章論文介紹了ZedBoard開發(fā)板,說明了其工作步驟及可能出現(xiàn)的問題及解決方法,并移植了Linux系統(tǒng)到ZedBoard開發(fā)板完成了ARM和FPGA的協(xié)調(diào)工作。為后續(xù)工作的展開起到了鋪墊的作用。
[Abstract]:Time measurement circuit is an important part of X-ray pulsar navigation. The time of this time is obtained by using the collected X-ray pulse as trigger signal. The time precision reaches 1ns and the range reaches 1999. It has the characteristics of high precision and wide range. In this paper, the time measurement circuit is designed by using the whole hardware design mode based on FPG A and the combination of coarse time and fine time. Gross time using Graycode counter for year, month, day, hour, minute, second design. The IODELAY primitive provided by Xilinx Company is used to design the time below the main frequency. Finally, the time measurement circuit of 1ns is achieved, and the time data of the time measurement circuit is transmitted to the host computer by USB chip CY7C68013A to restore the superposition pulse profile of epoch. The time measurement circuit in this paper is based on the cooperative project of X-ray pulsar navigation of Xi'an Optical Machine Institute of Chinese Academy of Sciences. Time measurement circuit is an important part of X-ray pulsar navigation back-end circuit, the front-end circuit is developed by Xi'an Optical Machine. At this stage, all the research is based on the ground simulation system. The whole X-ray pulsar navigation ground simulation system includes: X-ray signal generator, vacuum system, MCP detector, front-end shaping amplifier circuit, time measurement circuit and USB transmission. The transmission of time measurement circuit and USB is the research content of this paper. In this paper, an integrated X-ray pulsar ground simulation system is used to carry out the test, and the test results are transmitted to the upper computer by USB to restore the pulse profile. The similarity between the restored pulse profile and the pulsar profile downloaded in NASA is 95.38, which meets the requirements of the project. But this method is not convenient for real-space navigation because of its poor real-time performance. According to the real-time requirement, pulsar navigation based on Linux system becomes the main research object in the next stage, so the whole time measurement circuit and the subsequent pulse restore can be integrated into the Linux system. Convenient for real-time processing of time measurement circuit data to complete accurate navigation work. In the last chapter, the ZedBoard development board is introduced, its working steps, possible problems and solutions are explained, and the coordination between ARM and FPGA is accomplished by transplanting the Linux system to the ZedBoard development board. For the development of the follow-up work played a role in paving the way.
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V448.2

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本文編號：2271629