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嵌入式综合光电瞄准系统设计

作　者: 袁耀东
导　师: 张爱军
学　校: 南京理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 光电瞄具 数字磁罗盘 全姿态误差补偿 优化补偿 ATmega2560 字符视频叠加
分类号: TH745.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


综合光电瞄准具是融合火控技术的信息化瞄准系统,能够成倍提高轻武器射击精度,充分发挥武器作战效能。当今是新理念军事变革的时代,综合光电瞄准具的出现为现代信息化战争提供了技术支撑,是轻武器瞄准具未来的发展方向。本文根据实际需求,并结合轻武器瞄准具小型化发展需要,设计了一种嵌入式综合光电瞄准系统。在介绍系统功能组成基础上,本文首先对系统关键技术——数字磁罗盘误差补偿技术展开研究,分析姿态误差成因,研究磁罗盘全姿态误差补偿方法,针对方法补偿后会存在剩余误差的局限性,提出一种基于地磁场分量的误差优化补偿方法并建立了误差补偿优化模型,同时本文引入粒子群算法(PSO)估计非线性模型参数,通过Matlab仿真验证误差优化补偿方法的有效性。接下来对系统硬件进行了设计,搭建以ATmega2560单片机为核心的数据处理与控制电路,依据系统功能需求配以MAX7456字符视频叠加电路、测距控制电路、电量检测电路与通信电路。软件方面,为字符叠加系统设计SPI通信程序与专用的字符库,设计数据校验程序以保证数据可靠传输。最后设计了数字磁罗盘实物实验和系统测试实验。磁罗盘实验结果表明：本文提出的误差优化补偿方法在全姿态误差补偿的基础上,将磁罗盘航向测量精度提高了10%-20%,具有较高的实用价值。测试实验结果表明：系统主要功能模块能稳定可靠运行,满足实际的使用要求。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-13
  1.1 研究背景及意义  7-8
  1.2 国内外发展概况及关键技术研究现状  8-11
    1.2.1 轻武器光电瞄准具国内外研究概况  8-10
    1.2.2 数字磁罗盘误差补偿技术研究现状  10-11
  1.3 论文组织结构  11-13
2 嵌入式综合光电瞄准系统组成原理与设计实现  13-18
  2.1 系统组成原理  13-14
  2.2 系统设计实现  14-16
    2.2.1 硬件系统设计  14-15
    2.2.2 软件系统设计  15-16
  2.3 系统精度影响因素分析  16-17
  2.4 本章小结  17-18
3 数字磁罗盘误差补偿技术  18-34
  3.1 数字磁罗盘工作原理  18-19
  3.2 数字磁罗盘误差分析  19-22
    3.2.1 地磁传感器自身误差分析  20-21
    3.2.2 载体磁场干扰误差分析  21
    3.2.3 数字磁罗盘误差模型  21-22
  3.3 数字磁罗盘全姿态误差补偿方法研究  22-32
    3.3.1 全姿态误差补偿方法  22-24
    3.3.2 基于地磁场分量的误差优化补偿方法  24-32
  3.4 本章小结  32-34
4 系统硬件设计  34-46
  4.1 微处理器模块设计  34-37
    4.1.1 微处理器选型  34-35
    4.1.2 ATmega2560最小系统  35-37
  4.2 字符视频叠加电路设计  37-38
  4.3 稳压电源电路设计  38-39
  4.4 测距控制电路设计  39-40
  4.5 电量监测电路设计  40-42
  4.6 通信电路设计  42-43
    4.6.1 RS-232通信电路设计  42
    4.6.2 RS-485通信电路设计  42-43
  4.7 声音提示与指示灯电路设计  43
  4.8 PCB设计  43-45
  4.9 本章小结  45-46
5 系统软件设计  46-58
  5.1 主程序设计  46-47
  5.2 字符视频叠加软件设计  47-53
    5.2.1 字符视频叠加内容及要求  48
    5.2.2 SPI总线协议与MAX7456读写操作  48-50
    5.2.3 MAX7456字库设计  50-52
    5.2.4 字符视频叠加实现  52-53
  5.3 电量检测程序设计  53-54
  5.4 通信程序设计  54-56
    5.4.1 数据收发程序设计  54-55
    5.4.2 数据校验程序设计  55-56
  5.5 射击诸元解算程序设计  56-57
  5.6 本章小结  57-58
6 数字磁罗盘误差补偿实验与系统测试  58-64
  6.1 数字磁罗盘全姿态误差补偿实验  58-62
    6.1.1 实验系统概述  58
    6.1.2 误差补偿实验设计  58-59
    6.1.3 实验结果与分析  59-62
  6.2 系统测试  62-63
  6.3 本章小结  63-64
7 全文总结与展望  64-66
  7.1 全文总结  64-65
  7.2 不足与展望  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-70
附录  70

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 光学仪器 > 军用光学仪器 > 瞄准仪器
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