基于FPGA的稳像观测方法初步研究

发布时间：2020-08-28 09:04

　　 太阳物理是当前国际的研究热点之一。我国在地面观测取得了诸多成果,但在空间太阳探测研究方面缺乏原创性贡献。因此发射一颗自主的太阳探测卫星迫在眉睫。中科院先导专项A类项目先进天基太阳天文台(ASO-S)是我国正在研制的太阳探测卫星,本课题是其中三个载荷之一的全日面太阳磁像仪(FMG)的数据采集处理系统的硬件设计工作。当前太阳磁像仪的硬件系统主要基于计算机处理器,数据的采集和处理需要两个独立模块分别完成。但是基于计算机处理器的系统体积大、功耗高,对于功耗和体积有严格要求的星载系统而言是不合适的。FPGA具有丰富的逻辑资源可以在同一系统内实现数据的采集和处理功能,并且体积较小、功耗较低。因此本文选用FPGA作为核心器件进行数据采集处理系统的设计。本文完成了基于FPGA的图像采集处理系统,实现了 FMG系统样机的研制。主要工作包括:(1)完成了系统硬件选型,通过研究选择型号为XC6SLX45的FPGA芯片和型号为MT41J128M16-187E DDR3 SDRAM芯片作为主要器件。该FPGA芯片内部逻辑资源较同类型的Cyclone IV芯片多5%。(2)完成了 FPGA控制图像传感器进行数据的采集,可以实时采集1280x720@30fps的图像。完成数据灰度转换操作,实现了 720P数据的实时转换。(3)完成了数据分区存储,实现了 DDR3分区交替存储技术。完成了读写数据对齐操作,实现了奇偶帧数据叠加技术,实现采集左旋数据和右旋数据的获取。本系统的时钟频率为84MHz,DDR3可以稳定工作在312.5MHz,采集速率可达到600Mbit/s。(4)完成千兆以太网数据冗余处理,实现实时校验采集数据功能,该模块稳定工作在125MHz。在对复杂算法的进一步研究中,采用DSP对采集数据进行处理。经仿真与硬件调试,本设计可以满足太阳磁像仪的数据采集处理的需求。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P182.2

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本文编号：2807376