本文關鍵詞：捷聯(lián)式航空重力儀數(shù)據采集控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

  更多相關文章： FPGA+MCU+DSP 重力儀數(shù)據采集控制 文件系統(tǒng) USB驅動 實時姿態(tài)

【摘要】：航空重力測量是一種有效的獲取大區(qū)域高精度重力場信息的重力測量方式,具有經濟、高效、方便靈活等特點,擁有廣闊的應用前景和發(fā)展空間。本文以航空重力測量為應用背景,基于捷聯(lián)式航空重力儀的需求,設計并實現(xiàn)了捷聯(lián)式航空重力儀數(shù)據采集控制系統(tǒng),其主要的研究工作和創(chuàng)新成果如下：以航空重力測量基本理論為基礎,確定航空重力測量系統(tǒng)構成,設計了FPGA、 MCU、DSP組合的數(shù)據采集控制系統(tǒng)硬件架構和系統(tǒng)整體方案,并完成了嵌入式系統(tǒng)的硬件設計。設計了FPGA內部各功能模塊,實現(xiàn)了系統(tǒng)傳感器數(shù)據的實時采集與多傳感器數(shù)據的時間同步；完成了數(shù)據流的控制,實時存儲數(shù)據并向導航計算機提供組合解算原始數(shù)據；實現(xiàn)了文件管理的基礎,配合MCU完成文件管理工作。模塊測試結果表明,各功能單元工作正常,時間同步精度達到設計要求。設計并實現(xiàn)了MCU系統(tǒng)、導航計算機DSP系統(tǒng)與上位機監(jiān)控系統(tǒng),完成了硬盤底層驅動、文件系統(tǒng)協(xié)議、USB驅動等重要軟件設計,配合FPGA模塊,實現(xiàn)了硬盤管理、嵌入式文件管理、USB回收硬盤數(shù)據等功能；實現(xiàn)了SINS/GPS組合的實時解算,能實時提供穩(wěn)定可靠的姿態(tài)信息；實現(xiàn)了數(shù)據與系統(tǒng)狀態(tài)的實時監(jiān)控。針對系統(tǒng)進行了室內外實驗,實驗結果表明,本文所實現(xiàn)的系統(tǒng)環(huán)境適應性強,性能穩(wěn)定可靠,能準確接收并存儲傳感器數(shù)據幀和在線解算結果；數(shù)據文件能夠穩(wěn)定、高速、方便地回收；在線解算的姿態(tài)信息精度高；數(shù)據與系統(tǒng)狀態(tài)實時監(jiān)控正常。本論文在軟硬件方面所做的研究工作和取得的研究成果對捷聯(lián)式航空重力測量系統(tǒng)的應用具有重要的實用價值。
【關鍵詞】：FPGA+MCU+DSP 重力儀數(shù)據采集控制 文件系統(tǒng) USB驅動 實時姿態(tài)
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP274.2;TH761.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 相關領域國內外研究動態(tài)10-13
• 1.2.1 存儲介質的發(fā)展10
• 1.2.2 數(shù)據采集系統(tǒng)國內外研究動態(tài)10-12
• 1.2.3 數(shù)據采集系統(tǒng)現(xiàn)代化應用12-13
• 1.3 本文研究內容13-15
• 第二章 系統(tǒng)總體設計15-27
• 2.1 航空重力測量基本理論15-18
• 2.1.1 基本原理15-16
• 2.1.2 數(shù)學模型16-17
• 2.1.3 航空重力測量系統(tǒng)構成17-18
• 2.2 系統(tǒng)總體概述18-21
• 2.2.1 系統(tǒng)設計要求19
• 2.2.2 系統(tǒng)硬件架構與整體方案19-21
• 2.3 系統(tǒng)整體硬件設計21-26
• 2.3.1 FPGA選型21
• 2.3.2 MCU選型及數(shù)據交互設計21-23
• 2.3.3 DSP選型及數(shù)據交互設計23-24
• 2.3.4 傳感器接口設計24-26
• 2.4 本章小結26-27
• 第三章 系統(tǒng)FPGA硬件建模27-49
• 3.1 FPGA硬件建模概述27-28
• 3.2 串口模塊28-31
• 3.2.1 串口模塊結構28-29
• 3.2.2 串口初始化29-30
• 3.2.3 串口模塊測試30-31
• 3.3 同步接收模塊31-34
• 3.3.1 同步接收模塊設計31-33
• 3.3.2 同步接收模塊測試33-34
• 3.4 數(shù)據解碼模塊34-39
• 3.4.1 慣性數(shù)據解碼模塊34
• 3.4.2 GPS數(shù)據解碼模塊34-38
• 3.4.3 數(shù)據解碼模塊測試38-39
• 3.5 數(shù)據流控制模塊39-42
• 3.5.1 數(shù)據準備單元40
• 3.5.2 數(shù)據寫入SSD單元40-41
• 3.5.3 數(shù)據流控制模塊測試41-42
• 3.6 IDE接口仲裁器與接口開關42-43
• 3.7 文件管理器43-45
• 3.7.1 文件管理器接口IDE_M44
• 3.7.2 文件管理器核心FAT_C44-45
• 3.8 交互接口45-48
• 3.8.1 交互接口實現(xiàn)45-47
• 3.8.2 交互接口測試47-48
• 3.9 本章小結48-49
• 第四章 系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)49-71
• 4.1 系統(tǒng)軟件設計總體概述49
• 4.2 系統(tǒng)MCU軟件設計49-63
• 4.2.1 軟件運行環(huán)境配置50-53
• 4.2.2 文件管理53-61
• 4.2.3 USB驅動實現(xiàn)61-63
• 4.3 導航計算機DSP軟件設計63-67
• 4.3.1 基本配置64
• 4.3.2 cmd文件編寫64-66
• 4.3.3 組合算法實現(xiàn)66
• 4.3.4 自啟動實現(xiàn)66-67
• 4.4 上位機監(jiān)控程序設計67-69
• 4.5 本章小結69-71
• 第五章 數(shù)據采集控制系統(tǒng)實驗與驗證71-79
• 5.1 系統(tǒng)車載實驗71-74
• 5.1.1 實驗描述71-72
• 5.1.2 實驗驗證72-74
• 5.2 系統(tǒng)機載實驗74-78
• 5.2.1 實驗描述74-75
• 5.2.2 實驗驗證75-78
• 5.3 本章小結78-79
• 第六章 總結與展望79-81
• 6.1 本文總結79-80
• 6.2 研究展望80-81
• 致謝81-83
• 參考文獻83-86

【參考文獻】

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本文編號：1041411