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基于DSP的惯组数据采集处理系统设计与实现

作　者: 陈维东
导　师: 杨富锋
学　校: 南京理工大学
专　业: 兵器发射理论与技术
关键词: 多管火箭振动 惯组 数据采集处理 DSP 姿态解算
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


多管火箭由于具有射速快、威力大、火力猛、射程远、机动性好、容易短时间内在大面积上形成强大火力密度等特点而受到各大军事强国的青睐,成为主战武器之一。如何提高其射击精度成为各国研究的重要对象,采用捷联式惯性测量组合测量多管火箭发射过程中定向器的姿态变化,控制多管火箭定向器振动是提高精度的有效方法。如何快速采集并准确处理测量信号是非常重要的环节,因此需要设计能够对信号进行快速处理的信号采集处理系统。针对上述背景要求,本文推导了发射过程中多管火箭定向器姿态解算方程；设计了基于双DSP处理器结构的惯组数据采集处理的硬件系统与软件系统,该硬件系统用两块高性能DSP芯片(TMS320C6748)作为系统的核心处理器,一块用于采集信号,另一块对信号进行快速的姿态解算处理,两块DSP芯片之间利用HPI接口进行数据交换；编写了信号采集处理系统的软件程序,实现了系统的初始化以及姿态信息的求解；最后验证了该系统具有处理速度快、响应时间短、抗冲击能力强的优点。本文设计的惯组数据采集处理系统提高了系统的响应速度和快速处理能力,可测量多管火箭发射过程中定向器的姿态变化,为控制多管火箭定向器振动打下了一定的基础。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
1 绪论  10-20
  1.1 研究的背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-18
    1.2.1 惯性技术的发展  11-12
    1.2.2 陀螺仪  12-13
    1.2.3 加速度计  13
    1.2.4 数据采集处理技术  13-14
    1.2.5 DSP发展简介  14-18
  1.3 本论文主要工作  18
  1.4 本文的章节安排  18-20
2 多管火箭定向器姿态解算  20-30
  2.1 坐标系  20-23
    2.1.1 坐标系定义  20-21
    2.1.2 坐标系转换  21-23
  2.2 捷联惯组系统姿态表达式  23-29
    2.2.1 姿态变换角度求取  23-24
    2.2.2 姿态解算  24-25
    2.2.3 四元数初值求解  25-26
    2.2.4 加速度求解  26-28
    2.2.5 角速度求解  28-29
  2.3 小结  29-30
3 惯组数据采集处理系统的总体设计  30-37
  3.1 设计要求  30-31
  3.2 惯性器件的选择  31-34
  3.3 硬件总体结构  34-35
  3.4 软件总体结构  35-36
  3.5 小结  36-37
4 数据采集处理系统硬件设计  37-52
  4.1 信号采集与处理模块设计  38-48
    4.1.1 A/D工作原理以及模拟滤波器设计  38-39
    4.1.2 模拟滤波器介绍及其设计  39-41
    4.1.3 DSP芯片的选取  41-42
    4.1.4 加速度信号的采集  42-43
    4.1.5 陀螺仪信号的采集  43-46
    4.1.6 复位电路的设计  46
    4.1.7 时钟电路的设计  46-47
    4.1.8 DSP芯片电源供电的连接  47
    4.1.9 JTAG的设计  47-48
  4.2 DSP存储模块设计  48-50
    4.2.1 EIMF概述  48
    4.2.2 DSP与Flash之间的连接  48-50
    4.2.3 DSP之间的通信  50
  4.3 电源模块设计  50-51
  4.4 小结  51-52
5 惯组数据采集处理系统的软件实现  52-60
  5.1 IEEE754数据算法及其程序实现  52-54
    5.1.1 IEEE754数据及其计算方法  53-54
    5.1.2 IEEE754数据程序实现  54
  5.2 CVG25陀螺仪输出的数据格式及程序实现  54-56
    5.2.1 CVG25陀螺仪输出的数据格式  54-55
    5.2.2 CVG25陀螺仪输出的数据解算的程序实现  55-56
  5.3 仿真器与集成开发环境CCS  56-58
    5.3.1 仿真器  56-57
    5.3.2 CCS集成开发环境  57
    5.3.3 创建工程  57-58
    5.3.4 cmd文件  58
  5.4 系统初始化  58-59
    5.4.1 锁相环设置  58-59
    5.4.2 定时器设置  59
  5.5 姿态信息解算  59
  5.6 小结  59-60
6 试验及总结  60-68
  6.1 试验及结果  60-66
    6.1.1 悬臂梁振动试验验证  60-62
    6.1.2 定向器振动试验验证  62-66
  6.2 总结  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-73
附录  73-78

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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