航天飞行器数据记录仪测试台设计

摘要

目前，数据记录仪广泛应用于各种航天飞行器中，而地面测试台对测试数据记录仪的功能参数具有至关重要的作用。本文所设计航天飞行器数据记录仪测试台通过模拟航天飞行器中各种参数和指令对数据记录仪进行单元测试，并实现了数据记录仪实时监测、回读数据分析等功能。
　　本文介绍了课题背景和意义，以及国内外ATS发展现状。针对数据记录仪的工作过程，根据模块化、标准化、高可靠性原则设计了总体方案，通过硬件功能设计、安全可靠性设计和FPGA逻辑设计介绍了实现过程。主要完成了以下工作:
　　(1)以FPGA为逻辑控制单元，控制以太网协议芯片W5300实现了上位机和板卡之间的通信;
　　(2)采用LVDS通信技术，实现了图像数据，地面指令的发送，并可实现数据记录仪的数据回读;
　　(3)采用RS422通信技术，实现了PCM串行数据的发送和对数据记录仪的监控;
　　(4)采用光耦接口，实现了“脱机”信号的发送;
　　(5)在设计过程中，采用高精度低纹波电源设计、抗干扰设计和防护设计以保证系统设计的可靠性。
　　为验证测试台的可靠性，在后期实验阶段对测试台发送的PCM数据、图像数据、上位机指令、“脱机”信号等进行测试，并在实验室进行上电老练、温度循环测试等环境可靠性试验，对选用器件进行降额分析、元器件可靠性预计、故障相关模式分析。实验数据证明本文所设计测试台性能稳定、可靠度高，可以实现对数据记录仪的测试工作，具有参考价值。

目录

声明

摘要

1．1 课题背景

1．2 自动测试系统概述

1．3 ATS国内外发展现状及趋势

1．3．1 国外发展现状

1．3．2 国内发展现状

1．3．3 ATS未来发展趋势

1．4 本文章节安排

2．1 概述

2．2 数据记录仪测试台技术指标

2．3 数据记录仪测试台总体方案设计

2．4 可靠性设计

2．5 核心技术研究

2．5．1 中控核心单元

2．5．2 以太网

2．5．3 LVDS传输

2．6 本章小结

3 硬件设计

3．1 系统功能模块设计

3．1．1 以太网背板设计

3．1．2 数据收发板设计

3．2 系统可靠性模块设计

3．2．1 供电设计

3．2．2 抗干扰设计

3．2．3 防护设计

3．3 本章小结

4 FPGA逻辑设计

4．1 基于以太网的背板逻辑设计

4．1．1 W5300芯片初始化配置

4．1．2 UDP协议实现

4．2 数据收发板逻辑设计

4．2．1 PCM信号源逻辑设计

4．2．2 图像信号逻辑设计

4．3 本章小结

5 系统功能性测试和可靠性分析

5．1 功能性测试

5．1．1 数据回读

5．1．2 实时监测

5．1．3 PCM码测试

5．1．4 图像数据

5．2 可靠性试验和分析

5．2．1 温度循环测试

5．2．2 上电老练测试

5．2．3 降额分析

5．2．4 设备使用元器件可靠性预计

5．2．5 故障模式相关分析

5．3 本章小结

6．1 总结

6．2 展望

附录

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及所取得的研究成果

致谢