【摘要】：隨著科學技術(shù)的發(fā)展、航空航天技術(shù)的長足進步,人類對深空探索的能力也越來越強。對外太空資源的探索、開發(fā)和利用也成為21世紀深空探測的重要課題。軟件無線電技術(shù)的研究與應用為深空探測活動帶來了強大的技術(shù)支持。因此,對無線電科學接收機的研究于深空探測有重要的意義。本文首先總結(jié)了國內(nèi)外無線電科學接收機的研究機構(gòu)研制的一些具有代表性的接收機,分析了其硬件架構(gòu),并著重分析了東南大學幾代無線電科學接收機(RSR, Radio Science Receiver)的設(shè)計特點和控制系統(tǒng)實現(xiàn)方法。然后在RSR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點總結(jié)的基礎(chǔ)上,基于可編程片上系統(tǒng)(SOPC, System on Programmable Chips)的技術(shù),提出了一種在RSR系統(tǒng)上現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA, Field Programmable Gate Array)中實現(xiàn)控制系統(tǒng)的方法,省了原來系統(tǒng)中需要單個附加的控制模塊,節(jié)約了資源,使得RSR系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件開發(fā)等相關(guān)工作更加高效和簡易,且提高了RSR系統(tǒng)的可靠性。接著針對自行設(shè)計的RSR系統(tǒng)分別從硬件平臺和操作系統(tǒng)軟件平臺兩個方面進行SOPC平臺的設(shè)計,通過結(jié)合RSR軟硬件系統(tǒng)的特點及其控制系統(tǒng)的需求分析,采用了MicroBlaze軟核處理器作為SOPC平臺的核心處理器,在FPGA中設(shè)計實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的硬件平臺。在此硬件平臺的基礎(chǔ)上,選用了PetaLinux作為其控制系統(tǒng)的操作系統(tǒng),針對RSR系統(tǒng)的特點對PetaLinux進行了大量的裁剪工作,并完成了PetaLinux系統(tǒng)在RSR中的移植和操作系統(tǒng)軟件平臺的設(shè)計。最后在SOPC平臺上完成了RSR控制系統(tǒng)應用軟件的整體方案設(shè)計,包括配置時鐘芯片同時輸出兩路頻率為2304MHz與288MHz的時鐘信號、實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC, Analog to Digital Converter)4路采樣率為1.152Gsps的工作模式設(shè)計、利用輕量級互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議實現(xiàn)通用數(shù)字處理平臺的網(wǎng)絡通信功能和RSR系統(tǒng)所需的驅(qū)動模塊的設(shè)計等控制工作,實現(xiàn)了RSR控制系統(tǒng)所需功能。
[Abstract]:With the development of science and technology and the rapid progress of aerospace technology, mankind's ability to explore deep space is becoming stronger and stronger. Exploration, development and utilization of outer space resources have also become an important subject of deep space exploration in the 21 st century. The research and application of software radio technology bring powerful technical support for deep space exploration. Therefore, the research of radio scientific receiver is of great significance in deep space exploration. This paper first summarizes some representative receivers developed by domestic and foreign research institutes of radio science receivers, and analyzes its hardware architecture. The design characteristics of several generation radio science receiver (RSR, Radio Science Receiver) and the realization method of the control system are analyzed emphatically. It saves the single additional control module in the original system, saves the resources, makes the hardware design and software development of RSR system more efficient and simple, and improves the reliability of RSR system. Then the SOPC platform is designed from the hardware platform and the operating system software platform for the RSR system designed by ourselves. The characteristics of the RSR hardware and software system and the requirements of the control system are analyzed by combining the characteristics of the RSR software and hardware system. The MicroBlaze soft core processor is used as the core processor of the SOPC platform, and the hardware platform of the control system is designed and implemented in FPGA. On the basis of this hardware platform, PetaLinux is selected as the operating system of its control system. According to the characteristics of RSR system, a lot of tailoring work is done to PetaLinux, and the transplant of PetaLinux system in RSR and the design of operating system software platform are completed. Finally, the overall design of the application software of RSR control system is completed on the SOPC platform, including configuring the clock chip to output two clock signals with the frequency of 2304MHz and 288MHz at the same time. The function of RSR control system is realized.
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN851;TP273

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