遥测数据高精度采集存储装置关键技术的研究与实现

摘要

遥测数据采集存储装置用来采集并存储弹上的各类信号，如飞行状态数据、摄像压缩数据、各种传感器信号等。随着科技水平的发展，科研试验对采集存储系统的功能多样性及性能优化提出了更高的要求。本文结合遥测数据高精度采集存储装置的各项技术指标，按照模块化的思想提出了设计方案，对设计中的技术难点进行了分析。
　　首先对运算放大器的不稳定性分析与优化进行了研究，设计了信号调理滤波电路、高速模拟开关切换及ADC转换电路;依据技术指标完成了数字量传输电路和控制开关转发电路的设计;分析了系统中二次电源的功率需求，对二次电源电路进行了可靠性研究与设计。
　　其次，针对设计中采用的提高采集精度、数模混合编帧、无线备份数据的动态平衡编帧、实时数据快速数据回收等关键技术了进行了详尽的论述。为了提高采集精度，提出通过FPGA控制ADC对输入信号进行过采样，然后在FPGA内部实现抽取滤波和求平均值算法，提高了ADC转换分辨率;采用数模混合及动态平衡编帧技术来提高采集存储的效率和可靠性;分析不同的数据回收方式，提出实时数据快速回收的方法，以提高数据回收效率。
　　文章最后对过采样情况下所获取的样本数据绘制的直方图和高斯曲线，由MATLAB对样本的均值、标准差进行了计算，验证了采集精度满足设计指标要求;通过上位机对回收数据的帧结构进行了分析验证，证明了数据传输的可靠性和完整性;最后对实时数据两种不同的回收方式进行了分析比较，体现出新方法对回收效率的提高。

目录

声明

摘要

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 课题研究目的和意义

1．2 国内外研究现状与发展

1．2．1 遥测数据采集技术的发展

1．2．2 存储技术的发展与趋势

1．3 本文主要内容及章节安排

2．1 系统功能与组成

2．2 工作状态与技术难点分析

2．2．1 系统的工作状态

2．2．2 方案设计

2．2．3 技术难点分析

2．3 本章小结

3．电路的功能实现与可靠性设计

3．1 模数转换接口电路

3．1．1 信号调理滤波电路

3．1．2 高速CMOS模拟开关及ADC转换

3．2 数字量接口与控制开关电路

3．2．1 RS-422摄像数据接收电路

3．2．2 控制开关转发电路

3．2．3 无线备份数据发送电路

3．3 二次电源可靠性研究

3．3．1 二次电源功率分析与实现

3．3．2 大功率模块应用的可靠性设计

3．3．3 PCB电源走线的载流能力分析与设计

3．4 本章小结

4．关键技术的研究与实现

4．1 高精度采集的分析与实现

4．1．1 采集系统误差来源

4．1．2 量化噪声、过采样与均值滤波

4．1．3 FPGA控制实现采集精度的提高

4．2 数据编帧逻辑和实现

4．2．1 不同类型数据混合编帧

4．2．2 动态平衡数据编帧方法

4．3 实时数据的快速回收

4．3．1 存储时间的可靠性保障

4．3．2 数据回收方式分析

4．3．3 实时数据快速回收的逻辑实现

4．4 本章小结

5．功能测试与验证分析

5．1 测试平台的组成与搭建

5．2 数据采集精度测试

5．3 数据完整及可靠性测试

5．4 实时数据快速回收测试

5．5 本章小结

6．1 全文总结

6．2 工作展望

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