某型飞机惯导接口设备的研制

摘要

飞机雷达成像需要通过读取并计算成像时刻飞机惯性导航系统生成的飞机的飞行姿态数据来完成。本课题研制的飞机惯导接口设备可将惯性导航数据读取并下发给雷达本控端以支持飞机雷达成像。随着飞机装配的合成孔径雷达(SAR)成像系统对惯导数据的实时性、可靠性和精确性等性能要求的提高,传统基于单片机的嵌入式系统的性能已经无法满足要求。因此,有必要利用嵌入式技术设计并实现一个实时性、可靠性及精确性更高的惯导接口设备。
　　本课题基于FPGA技术和ARMSTM32研制了某型号飞机的惯导接口设备。同时,在研制的过程中重点分析了设备的功能需求,设计并实现了惯导接口设备的硬件电路,设计了系统软件流程图,调试并验证了设备的整体功能及性能。其中,硬件电路主要包括惯导数据和飞机定位定向系统数据的快速采集和转发电路以及为保证系统稳定而设计并实现的嵌套式看门狗电路和混合型低电平复位电路;软件流程图包括FGPA采集和处理数据的流程图,STM32控制信号、转换协议和发送数据的流程图,FPGA与ARMSTM32交互通信的流程图。
　　本课题通过对惯导接口设备硬件电路的调试及设备整体功能的试验得出:系统转发惯导数据的延时在4ms以内,完全满足系统实时性要求;课题提出并实现的嵌套式看门狗电路和混合型低电平复位电路使系统的稳定性和可靠性完全满足要求。

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1绪论

1.1飞机惯导接口设备的发展及技术现状

1.2项目背景及选题意义

1.3飞机惯导接口设备总体设计概要

2信号采集及转发电路的设计与实现

2.1设备总体功能分析

2.2设备主板功能电路原理图设计

2.3设备主PCB布局与布线

2.4电源板电路设计与实现

3嵌套式看门狗及混合型复位电路的设计与实现

3.1看门狗及复位电路的模型分析

3.2看门狗及复位电路的实现

4惯导接口设备软件设计

4.1惯导接口设备软件工作原理

4.2 FPGA软件工作流程

4.3 STM32软件工作流程

4.4 FPGA与STM32的交互通信

5整机设备调试及试验

5.1硬件电路调试

5.2设备整体功能验证

6全文总结

致谢

参考文献

附录1 系统看门狗实现程序代码

附录2 惯导接口设备整体外观图