本文關(guān)鍵詞：基于Zynq-7000的星圖識別系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：星敏感器是一種高精度高姿態(tài)的天文觀測相機。從傳統(tǒng)的CCD星敏感器到目前流行的CMOS星敏感器,它們作為導(dǎo)航定姿的重要部件,在航空、航天飛行器的姿態(tài)測量和控制系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。星圖識別是天文定位的基礎(chǔ),星圖識別的完成可以得到一定數(shù)量恒星的CCD平面坐標(biāo),以及對應(yīng)的天球坐標(biāo),可以建立兩個坐標(biāo)系之間的傳遞函數(shù),從而確定目標(biāo)的天文位置。本文著重于研究星敏感器在Zynq-7000平臺的設(shè)計與實現(xiàn),構(gòu)建了新型的星圖識別系統(tǒng)。和以往的DSP+FPGA架構(gòu)的星圖識別系統(tǒng)相比,本系統(tǒng)體積小,效率高,設(shè)計新穎,擴展性強,為以后的星圖識別系統(tǒng)開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)Zynq-7000SoC平臺的特點,利用軟硬件協(xié)同設(shè)計的方法,在Vivado2015.2+SDK開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)。使用ARM控制整個系統(tǒng)運行,將星圖的預(yù)處理部分放在PL部分實現(xiàn),預(yù)處理完成以后PL通過AHB總線將可疑星點的行坐標(biāo)、列坐標(biāo)和灰度值發(fā)送給PS,最后PS再將星點信息發(fā)送給上位機進(jìn)行顯示。另外,本系統(tǒng)通過1553B總線建立起上位機和Zynq-7000的通信橋梁,一方面上位機可以通過發(fā)送指令實現(xiàn)對Zynq-7000的控制,另一方面它還可以讀取星圖識別的結(jié)果。另外,上位機可以通過1553B總線將程序代碼上傳到Zynq-7000的DDR3 SDRAM中,再通過下發(fā)燒寫指令實現(xiàn)程序的燒寫和引導(dǎo)。本文主要研究實現(xiàn)了以下內(nèi)容:1)針對傳統(tǒng)的DSP+FPGA架構(gòu)的星圖識別系統(tǒng)推陳出新,提出了基于Zynq-7000平臺的星圖識別系統(tǒng),解決了傳統(tǒng)星圖識別系統(tǒng)體積大,功耗大,擴展性差等問題;2)PL部分實現(xiàn)單點去噪和高斯濾波預(yù)處理算法,PS部分實現(xiàn)連通域分析,灰度質(zhì)心計算等星圖識別處理算法,解決以往星圖識別系統(tǒng)處理效率低的問題;3)利用AXI-HP高性能總線將PL部分預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)通過AXI DMA軟核直接傳送到DDR3 SDRAM中,解決了FPGA內(nèi)部存儲器資源不足的問題;4)采用AHB內(nèi)部總線搭建PS與PL通信橋梁,解決了以往FPGA和DSP之間通信存在的接口復(fù)雜,協(xié)議復(fù)雜的問題;5)上位機與星敏感器通過1553總線進(jìn)行通信,實現(xiàn)了程序的在線更新和燒寫功能,解決了傳統(tǒng)DSP程序燒寫麻煩的問題;
【關(guān)鍵詞】：星圖識別 Zynq-7000 PL PS 1553B
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V448.22;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 課題相關(guān)技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 星圖識別發(fā)展和現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 星敏感器相關(guān)技術(shù)11-12
• 1.2.3 嵌入式處理器技術(shù)12-13
• 1.2.4 星敏感器發(fā)展及研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本論文的組織結(jié)構(gòu)14-15
• 第2章 Zynq-7000平臺簡介和星圖識別理論基礎(chǔ)15-23
• 2.1 Zynq-7000主要特點15-17
• 2.1.1 Zynq-7000片上系統(tǒng)15-16
• 2.1.2 Zynq-7000體系結(jié)構(gòu)16-17
• 2.1.3 Zynq-7000片上資源17
• 2.2 Zynq-7000軟硬件協(xié)同開發(fā)流程17-19
• 2.3 星圖識別算法理論基礎(chǔ)19-21
• 2.3.1 星圖數(shù)學(xué)模型19
• 2.3.2 旋轉(zhuǎn)變換模型19-21
• 2.4 星圖的噪聲處理和檢測21-22
• 2.4.1 高斯去噪21
• 2.4.2 連通域分析21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第3章 系統(tǒng)總體設(shè)計方案23-33
• 3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與流程23-26
• 3.2 系統(tǒng)硬件方案26-32
• 3.2.1 方案框圖26-27
• 3.2.2 主要器件選型27-31
• 3.2.3 柔性板創(chuàng)新工藝31-32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 第4章 星圖采集設(shè)計與實現(xiàn)33-55
• 4.1 PL部分資源介紹33-34
• 4.2 AXI總線介紹及PS-PL接口34-38
• 4.2.1 AXI總線互聯(lián)和讀寫時序34-36
• 4.2.2 PS-PL互聯(lián)簡介36-38
• 4.3 星圖采集在PL端的實現(xiàn)38-50
• 4.3.1 高速圖像數(shù)據(jù)傳輸38-40
• 4.3.2 1553B通訊功能設(shè)計40-44
• 4.3.3 搭建PS訪問PL通信橋梁44-45
• 4.3.4 星圖采集實現(xiàn)45-48
• 4.3.5 Camera Link成像48-49
• 4.3.6 SSC時鐘同步49-50
• 4.4 星圖識別預(yù)處理算法50-53
• 4.4.1 單點去噪算法50-51
• 4.4.2 高斯濾波算法51-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 第5章 星圖識別設(shè)計與實現(xiàn)55-67
• 5.1 PS部分資源介紹55
• 5.2 星圖識別軟件設(shè)計55-62
• 5.2.1 高速數(shù)據(jù)流通道管理者-AXI DMA56-57
• 5.2.2 上位機與Zynq-7000的通信紐帶57-58
• 5.2.3 配置APS傳感器58-60
• 5.2.4 星圖識別輔助接口60-62
• 5.3 圖像識別過程62-64
• 5.4 1553B在線程序更新和固化64-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 第6章 系統(tǒng)測試67-75
• 6.1 PS-PL通信仿真測試67
• 6.2 配置傳感器測試67-69
• 6.3 AXI DMA數(shù)據(jù)傳輸測試69-71
• 6.4 AXI EMC通信測試71-73
• 6.5 系統(tǒng)整體測試73-74
• 6.6 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79-81
• 致謝81

【相似文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 印琪駿;基于ZYNQ-7000全可編程平臺的多串口控制器設(shè)計[D];云南大學(xué);2016年

2 趙樹新;基于Zynq-7000的星圖識別系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];北京工業(yè)大學(xué);2016年

3 焦再強;基于Zynq-7000的嵌入式數(shù)字圖像處理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D];太原理工大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：基于Zynq-7000的星圖識別系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：295427