基于MiniVPX架构的导引头信号处理机研制

发布时间：2020-10-10 04:24

　　 MiniVPX小型化系统平台适用于对设备尺寸、重量、功耗和成本等资源受约束的应用场景。相较于传统OpenVPX 3U标准,MiniVPX因其集成度更高、体积更小等优越特性,能够为弹载、无人机和小卫星等平台提供一种标准模块化的电子系统硬件解决方案。本文依据该标准研制了一种小型化可扩展的导引头信号处理机,完成的主要工作如下:1、提出了基于MiniVPX架构的导引头信号处理机设计方案;开发了信号采集预处理、信号处理、中心控制与通信以及波形生成等多个功能板卡;构建了各个单元模块间的高速数据互联以及控制总线传递链路;突破了单元模块的设计难点与关键技术,包括模拟前端调理电路设计、多通道高速模数转换同步设计以及数字信号处理器上电时序控制方法等。2、分析了系统功能单元的电源完整性与信号完整性,使用HyperLynx仿真工具对EDA(Electronics Design Automation,电子设计自动化)设计的电路进行直流压降仿真、DDR3 SDRAM存储器接口仿真以及板间高速互联链路仿真。并对仿真结果进行分析,确定了功能单元模块的电气性能。3、完成了新型高速模数转换器接口驱动程序的设计,阐释了雷达信号预处理的FPGA实现方法,测试了系统平台的关键性能指标。最后通过脉冲多普勒雷达模拟实验充分验证了信号处理机的硬件设计及软件设计的合理性、正确性。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN911.7
【部分图文】：

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[4]。图1.1 无人机挂载的“蝎子”导弹发射瞬间图纵观世界军事强国在小型化导弹方面的发展状况，美军拥有世界上弹体尺寸最小的长钉（Spike）制导导弹，弹体总长约 70 厘米、弹径仅为 5.71 厘米、弹重约 2.4 千克，其现役型号为“Sentry”系列与“Predator”系列，俄罗斯海军现役的小型化导弹为“针-S”系列。我国在小型化导弹方面也处于世界领先水平，目前海陆军现役的型号包括：红缨系列、前卫系列和飞弩系列[5]。近十多年间关于世界各国在小型化导弹方面的报道层出不穷，弹载平台的小型化及微型化势必会成为世界各国在制导武器系统中的重要发展方向[6][7]。在小型化制导导弹的导引头研究方面，国内主要研究单位有清华大学、西安电子科技大学、空空导弹研究院、上海航天八院等

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并成功研制了一种弹长约 45 厘米、弹重仅为 4 千克的轻型导弹，并于 2016 年初成功进行了试射实验。图1.2 国产“袖剑”轻型导弹图图 1.2 为 2016 年第十一届珠海航展中亮相的“袖剑”轻型导弹，该导弹的导引头信号处理机采用的是非标准的嵌入式系统架构，功能单元模块未能使用标准嵌入式功能单元结构，在灵活性能和替代性能方面有所欠佳[8]。在标准的嵌入式系统架构中，其中的 OpenVPX 标准在传统弹载导引头信号处理机中应用最为广泛。而这种架构系统平台使用的标准 3U 板卡尺寸为 160 mm×100mm，很难将其装载在小型化的导弹上，同时还需考虑小型化导弹的载荷能力，要求弹载雷达信号处理系统具有尺寸小、重量轻、稳固性强等特性。而 MiniVPX 架构是继 OpenVPX 架构之后，新兴的一种小型化标准嵌入式系统架构

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小卫星、小弹径导引头等小型化平台的快速发展的需求，目前国际上出现了两种新型的iniVPX 标准[9][10]。 VITA74 规范，是新一代高可靠性、微小型计量、功耗、性能和成本敏感的应用场景。这8mm×89mm×12.5mm 和 78mm×89mm×1联接插器件，基于 VPX 电气标准，可实现系统范的系统主要应用于无人机，机器人，士兵设备等。定义了物理兼容组件的特性，协议层的标准结构。典型的基于 VNX 的系统平台包括一 VITA74 功能单元模块、系统级的 I/O 面板NX 集成系统平台的外观示意图。

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