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基于MOS电阻阵列的红外图像实时生成系统研究

作　者: 朱厚存
导　师: 杨春玲
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 红外成像系统 电阻阵列 非均匀性校正 FPGA
分类号: TN216
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


红外成像制导的制导精度高,抗干扰能力强,且具有全天候的工作能力,已成为目前导弹制导技术发展的一大趋势。红外成像制导武器在进行测试时,如果采用真实目标进行测试,成本较高,且容易受到环境的影响。为了降低红外成像武器的研制成本和研制周期,提高效率比,这就需要借助仿真技术实现实验室下测试。本文研制的基于MOS电阻阵列的红外图像实时生成系统,将计算机仿真生成的红外图像在电阻阵列上显示,可以用来模拟在不同环境下不同目标及其背景的辐射,为实验室环境下用来进行武器测试提供目标靶,同时对电阻阵列的非均匀性校正技术进行研究,从而提高电阻阵列的红外成像质量。本文的主要工作如下:首先,对红外图像实时生成系统进行整体方案设计,根据需要实现的不同功能,系统分成图像生成计算机、USB实时传输、FPGA驱动控制、D/A转换和MOS电阻阵列五个部分。其次,完成系统的硬件和软件设计。硬件设计主要工作包括采用USB专用芯片FX2和FPGA共同完成USB接口硬件设计;在FPGA内部进行模块化设计,通过USB完成数据接收和存储,并和D/A转换电路共同工作,产生电阻阵列的驱动控制信号。在上位机上完成软件开发,包括USB固件程序、驱动程序和应用程序。然后,对电阻阵列的非均匀性校正技术进行研究。在对电阻阵列输出响应测量方法和分段线性校正算法进行研究的基础上,依据神经网络结构,提出优化校正算法,以获得更好的校正效果。最后,对系统进行整体测试,检测系统输出的电阻阵列驱动控制信号以验证系统的正确性,并通过自制“电阻阵列”进行实物测试,结果表明,系统能够正常工作,完成红外图像生成。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-13
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8-9
  1.2 红外成像系统的国内外研究现状  9-11
  1.3 本文主要研究内容  11-13
第2章 红外成像系统硬件设计  13-30
  2.1 红外成像系统整体结构  13-14
  2.2 MOS-电阻阵列控制原理  14-16
  2.3 USB接口电路设计  16-21
    2.3.1 USB接口芯片EZ-USB FX2 简介  17-19
    2.3.2 USB接口硬件设计  19-21
  2.4 D/A转换电路设计  21-22
  2.5 FPGA硬件设计  22-23
  2.6 FPGA模块化设计  23-29
    2.6.1 输入模块  24-25
    2.6.2 SRAM控制模块  25-26
    2.6.3 D/A控制模块  26-27
    2.6.4 输出模块  27-28
    2.6.5 主控制模块  28-29
  2.7 本章小结  29-30
第3章 红外成像系统软件设计  30-41
  3.1 USB固件程序设计  30-33
    3.1.1 固件程序框架  30-31
    3.1.2 USB固件程序开发  31-33
  3.2 系统USB驱动程序开发  33-37
    3.2.1 通用驱动程序  34
    3.2.2 固件驱动程序  34-35
    3.2.3 安装信息文件  35-37
  3.3 USB传输应用程序开发  37-40
  3.4 本章小结  40-41
第4章 非均匀性校正算法  41-59
  4.1 电阻阵列的非均匀性产生原因  42-43
  4.2 非均匀性校正流程  43
  4.3 电阻单元的输出响应测量  43-46
    4.3.1 稀疏网格法  43-44
    4.3.2 改进稀疏网格法  44-46
  4.4 分段线性校正算法仿真分析  46-51
    4.4.1 分段点选取  46
    4.4.2 单段线性处理  46-48
    4.4.3 生成查找表及校正  48-49
    4.4.4 误差仿真分析  49-51
  4.5 优化校正算法  51-58
    4.5.1 模型建立  51-52
    4.5.2 隐节点数选取  52-53
    4.5.3 激活函数选取  53
    4.5.4 优化算法数选取  53-55
    4.5.5 非均匀性校正  55-58
  4.6 非均匀性校正仿真  58
  4.7 本章小结  58-59
第5章 系统测试与分析  59-65
  5.1 系统驱动测试  59-62
  5.2 实物测试  62-64
  5.3 本章小结  64-65
结论  65-66
参考文献  66-69
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  69-71
致谢  71

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 红外技术及仪器 > 红外系统装置
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