MiniVPX小型化系統(tǒng)平臺適用于對設備尺寸、重量、功耗和成本等資源受約束的應用場景。相較于傳統(tǒng)OpenVPX 3U標準,MiniVPX因其集成度更高、體積更小等優(yōu)越特性,能夠為彈載、無人機和小衛(wèi)星等平臺提供一種標準模塊化的電子系統(tǒng)硬件解決方案。本文依據(jù)該標準研制了一種小型化可擴展的導引頭信號處理機,完成的主要工作如下:1、提出了基于MiniVPX架構(gòu)的導引頭信號處理機設計方案;開發(fā)了信號采集預處理、信號處理、中心控制與通信以及波形生成等多個功能板卡;構(gòu)建了各個單元模塊間的高速數(shù)據(jù)互聯(lián)以及控制總線傳遞鏈路;突破了單元模塊的設計難點與關鍵技術,包括模擬前端調(diào)理電路設計、多通道高速模數(shù)轉(zhuǎn)換同步設計以及數(shù)字信號處理器上電時序控制方法等。2、分析了系統(tǒng)功能單元的電源完整性與信號完整性,使用HyperLynx仿真工具對EDA(Electronics Design Automation,電子設計自動化)設計的電路進行直流壓降仿真、DDR3 SDRAM存儲器接口仿真以及板間高速互聯(lián)鏈路仿真。并對仿真結(jié)果進行分析,確定了功能單元模塊的電氣性能。3、完成了新型高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口驅(qū)動程序的設計,闡釋了雷達信號預處理的FPGA實現(xiàn)方法,測試了系統(tǒng)平臺的關鍵性能指標。最后通過脈沖多普勒雷達模擬實驗充分驗證了信號處理機的硬件設計及軟件設計的合理性、正確性。
【學位單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN911.7
【部分圖文】：

[4]。圖1.1 無人機掛載的“蝎子”導彈發(fā)射瞬間圖縱觀世界軍事強國在小型化導彈方面的發(fā)展狀況，美軍擁有世界上彈體尺寸最小的長釘（Spike）制導導彈，彈體總長約 70 厘米、彈徑僅為 5.71 厘米、彈重約 2.4 千克，其現(xiàn)役型號為“Sentry”系列與“Predator”系列，俄羅斯海軍現(xiàn)役的小型化導彈為“針-S”系列。我國在小型化導彈方面也處于世界領先水平，目前海陸軍現(xiàn)役的型號包括：紅纓系列、前衛(wèi)系列和飛弩系列[5]。近十多年間關于世界各國在小型化導彈方面的報道層出不窮，彈載平臺的小型化及微型化勢必會成為世界各國在制導武器系統(tǒng)中的重要發(fā)展方向[6][7]。在小型化制導導彈的導引頭研究方面，國內(nèi)主要研究單位有清華大學、西安電子科技大學、空空導彈研究院、上海航天八院等

并成功研制了一種彈長約 45 厘米、彈重僅為 4 千克的輕型導彈，并于 2016 年初成功進行了試射實驗。圖1.2 國產(chǎn)“袖劍”輕型導彈圖圖 1.2 為 2016 年第十一屆珠海航展中亮相的“袖劍”輕型導彈，該導彈的導引頭信號處理機采用的是非標準的嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)，功能單元模塊未能使用標準嵌入式功能單元結(jié)構(gòu)，在靈活性能和替代性能方面有所欠佳[8]。在標準的嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)中，其中的 OpenVPX 標準在傳統(tǒng)彈載導引頭信號處理機中應用最為廣泛。而這種架構(gòu)系統(tǒng)平臺使用的標準 3U 板卡尺寸為 160 mm×100mm，很難將其裝載在小型化的導彈上，同時還需考慮小型化導彈的載荷能力，要求彈載雷達信號處理系統(tǒng)具有尺寸小、重量輕、穩(wěn)固性強等特性。而 MiniVPX 架構(gòu)是繼 OpenVPX 架構(gòu)之后，新興的一種小型化標準嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)

小衛(wèi)星、小彈徑導引頭等小型化平臺的快速發(fā)展的需求，目前國際上出現(xiàn)了兩種新型的iniVPX 標準[9][10]。 VITA74 規(guī)范，是新一代高可靠性、微小型計量、功耗、性能和成本敏感的應用場景。這8mm×89mm×12.5mm 和 78mm×89mm×1聯(lián)接插器件，基于 VPX 電氣標準，可實現(xiàn)系統(tǒng)范的系統(tǒng)主要應用于無人機，機器人，士兵設備等。定義了物理兼容組件的特性，協(xié)議層的標準結(jié)構(gòu)。典型的基于 VNX 的系統(tǒng)平臺包括一 VITA74 功能單元模塊、系統(tǒng)級的 I/O 面板NX 集成系統(tǒng)平臺的外觀示意圖。

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本文編號：2834724