便携式光电转台数据采集分析系统的研究与设计

摘要

光电转台是典型的集光学、机械、电学、计算机控制与信息处理等为一体的系统化装置，主要应用于国防工业和军事等领域，尤其是在军队靶场、目标跟踪、目标捕获、航空航天方面的应用具有重要意义。目前光电跟踪转台发展的新趋势是以嵌入式技术为主要方向，尤其是现代新型机械转台都普遍釆用嵌入式控制系统，但缺点是资源有限。而且，随着转台种类的增多，仪器设备接口多样化，产生了对于光电跟踪测量系统缺乏统一化、设备可维修性差等现实问题。
　　鉴于光电转台在现代军事和工业领域的广泛应用前景，结合试验跟踪测量平台实验室内和外场的实际应用需求，本课题研究设计了便携式光电转台数据采集分析系统，介绍了基于Xilinx公司Virtex-4系列FPGA器件及其外围模块的系统硬件设计和基于VC++6.0编程开发平台和MFC封装类库的上位机软件设计。该数据采集分析系统集采集、显示、存储、调试控制、分析、实验室波形回放、传输与故障诊断等功能于一体，具有体积小、可嵌入、高速、便携、操作简单等特点。通过以光电跟踪转台为实验对象，进行系统软件与硬件联调，实验结果表明，该系统能较好的实现对光电转台的数据信息采集、分析处理以及对转台的调试控制，实验测得的光电转台方位角位置和俯仰角位置最大绝对误差值为0.0144°和0.0097°，测量结果准确、可靠，且系统具有可维护性、可扩展性好的优点。
　　该研究设计对于推进光电跟踪测量设备诊断调试及状态监测和故障分析以及接口的标准化、规范化、提高设备的可维修性等方面具有重要意义，并具有很强的实用价值。

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1绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3数据采集分析系统设计技术难点

1.4本文主要工作及内容安排

1.5本章小结

2系统原理及总体设计

2.1数据采集分析系统设计

2.2光电转台主要技术指标

2.3数据采集分析系统功能需求

2.4系统总体结构设计

2.5本章小结

3系统硬件平台设计

3.1嵌入式系统设计综述

3.2采集系统硬件设计总体方案

3.3电源模块

3.4系统时钟电路

3.5系统配置电路

3.6高速数据存储器设计

3.7模数转换模块

3.8数模转换模块

3.9串口通信模块

3.10调试接口设计

3.11高速系统板级设计

3.12系统硬件电路原理图及PCB板图

3.13本章小结

4系统软件设计

4.1软件开发平台简介

4.2系统软件总体框架结构

4.3系统软件通信协议及接口规范

4.4 FPGA软件调试设计

4.5上位机软件设计

4.6界面效果图

4.7本章小结

5系统实验联调测试

5.1转台定位精度测试方法

5.2系统软硬件联调实验

5.3误差处理方法

5.4测试数据误差分析

5.5本章小结

6总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文