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间接瞄准武器图像稳定系统设计与实现

作　者: 王刚
导　师: 明德烈；龚俊斌
学　校: 华中科技大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 间接瞄准武器系统图像校正图像旋转 SOPC
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,随着国际形势的风云变幻,各种恐怖主义、宗教极端主义和民族分裂主义三种势力日趋活跃,暴力活动层出不穷。面对日益严重的安全威胁,各国政府相继投入了大量的人力、物力、财力于反恐斗争中。基于有效打击敌人、切实保护自我的指导原则,一种俗称“拐弯枪”学名是“间接瞄准射击武器系统”的新型枪械在这样的大背景下应运而生,并已在多个国家得到大力研究与发展。借助该种武器系统加装的辅助非常规瞄具,战斗人员可在完全隐蔽的情况下,对肉眼无法直视的目标进行间接瞄准射击,这有效提高了射击者把握战机的能力,也很好的达到了保护自己、杀伤敌人的目的。间接瞄准射击图像稳定系统作为该特种武器装备的重要组成部分,直接决定了其在实战中的可操作性与稳定、实用性。为此本文对该稳像系统进行了充分的研究,并根据各项技战术指标提出了相应的设计方案。应用该方案,本文在某数字图像处理开发板上完成了系统各个子模块的设计与实现,其中为保证系统的设计灵活、可扩充裁剪、升级方便的特性,本文采用了可编程片上系统(SOPC)技术,即由单芯片完成整个系统的主要逻辑功能。系统的主要控制芯片为Altera公司生产的EP2C35F484C8型低成本、高性能FPGA,负责完成整个系统的初始化设置工作,控制数据流在子模块之间的传输并有序协调各个外挂IP核的任务流程,同时为保证系统的实时性要求,本文对耗时的子模块以硬件电路的形式实现,并在对算法优化的过程中,使用了定制指令、C2H等硬件加速技术。对于系统中的辅助控制子模块,本文主要是使用NIOS II软核处理器以软件的形式完成模块功能,将来在控制任务繁重、数据流要求更高速传输的情况下,可使用移植uCOSII、uCLinux等成熟稳定、高效率、低成本的嵌入式操作系统或者是利用双NIOS II软核实现并行处理等方式来进一步升级完善系统。经板级测试,该间接瞄准射击武器稳像系统能够有效完成各个规划子模块的功能,整体设计满足枪械在实战中的严格性能要求。具有集成度高与使用灵活的特点,外加成本低廉,升级方便,因此有较高的工程实用价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 间接瞄准武器图像稳定系统发展概述  8-10
  1.2 间接瞄准武器图像稳定系统方案简介  10-12
  1.3 本文的研究内容及论文结构  12-14
2 间接瞄准武器图像稳定系统分析与设计  14-26
  2.1 系统功能分析  14-15
  2.2 系统功能设计  15
  2.3 SOPC 技术应用  15-24
  2.4 本章小结  24-26
3 间接瞄准武器图像稳定系统硬件设计  26-38
  3.1 视频输入硬件设计  26-30
  3.2 视频输出硬件设计  30-34
  3.3 姿态信息获取硬件设计  34-37
  3.4 本章小结  37-38
4 间接瞄准武器图像稳定系统算法设计  38-72
  4.1 稳像系统图像预处理  39-51
  4.2 空间姿态解算  51-55
  4.3 图像旋转  55-67
  4.4 算法辅助控制模块设计  67-71
  4.5 本章小结  71-72
5 总结与展望  72-74
  5.1 研究工作总结  72-73
  5.2 后续研究展望  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-77
附录一作者在攻读硕士学位期间发表的论文  77
附录二作者在攻读硕士学位期间参与的项目  77

间接瞄准武器图像稳定系统设计与实现

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