当前位置:主页 > 科技论文 > 自动化论文 >

基于CPCI的光纤惯性形变测量数据同步采集设计

发布时间:2019-04-02 17:39
【摘要】:大型舰船上搭载的惯性测量单元为各种舰载设备提供高精度的位置运动参数。但由于船体形变的存在使得舰船坐标基准失调,空间信息共享性降低,协同作战误差变大。为提高军用舰船武器装备作战性能,精确测量船体变形角至关重要。实验室使用基于角速度匹配的卡尔曼滤波法估算船体变形角,此方法以位于舰船不同位置的惯性测量单元输出的角速度差为观测量建立量测方程。实际形变测量系统中惯性测量单元相互独立工作而导致采集角速度时间上的同步性无法保证,通过仿真验证时间同步与否会对船体变形角测量精度产生影响。为保证采集角速度的同步性,本文从硬件角度出发建立数据同步采集系统,以北斗卫导组合接收机输出的秒脉冲信号为基准校正不同IMU内部采集单元的触发脉冲,主要功能实现单元为同步数据采集卡。首先提出一款基于CPCI总线的同步数据采集卡设计方案,根据设计方案对其各部分模块进行器件选型并完成硬件电路设计。然后利用Verilog HDL语言实现程序代码的编写工作,完成FPGA内部时间同步模块、串口数据接收模块、标记和缓存模块的程序编写。最后根据同步数据采集系统功能要求,利用WinDriver完成数据采集卡的CPCI总线驱动程序开发和上位机界面应用程序开发。最后一部分设计实验验证数据采集卡的同步性,实验结果表明,利用采集卡采集的数据进行变形角估算,其精度满足要求。同步数据采集卡可以为角速度匹配算法提供可靠的数据支持,为后续船体形变算法的顺利展开提供了保障。
[Abstract]:The inertial measurement unit on a large ship provides high precision position motion parameters for all kinds of shipborne equipment. However, due to ship deformation, ship coordinates are misaligned, spatial information sharing is reduced, and cooperative combat error becomes larger. In order to improve the combat performance of military warship's weapons and equipment, it is very important to measure the ship's deformation angle accurately. The Kalman filter method based on angular velocity matching is used to estimate the ship deformation angle. The measurement equation is established by using the angular velocity difference of the output of the inertial measurement unit located in different positions of the ship as the observation equation. The synchronization of acquisition angular velocity time can not be guaranteed because inertial measurement units work independently of each other in the actual deformation measurement system. It is verified by simulation that the synchronization of time will affect the accuracy of ship deformation angle measurement. In order to ensure the synchronization of the acquisition angular velocity, this paper sets up a data synchronous acquisition system from the hardware point of view, and corrects the trigger pulses of different IMU internal acquisition units based on the second pulse signal output from the Beidou Satellite Integrated receiver. The main function realization unit is synchronous data acquisition card. Firstly, a design scheme of synchronous data acquisition card based on CPCI bus is proposed. According to the design scheme, the device selection and hardware circuit design of each part of the data acquisition card are carried out. Then we use Verilog HDL language to write the program code, and complete the program of FPGA internal time synchronization module, serial port data receiving module, tag and cache module. Finally, according to the function requirement of synchronous data acquisition system, the CPCI bus driver of data acquisition card and the application program of upper computer interface are developed by using WinDriver. In the last part of the experiment, the synchronization of the data acquisition card is verified. The experimental results show that the accuracy of the data collected by the data acquisition card to estimate the deformation angle meets the requirements. The synchronous data acquisition card can provide reliable data support for angular velocity matching algorithm and provide guarantee for the subsequent ship deformation algorithm to develop smoothly.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP274.2

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 阿呆;研华:让CPCI物美价廉[J];通讯世界;2005年09期

2 邱建平;;CPCI平台应用系统的可靠性设计[J];科技信息(科学教研);2007年25期

3 ;研祥CPCI数据采集处理系统[J];通讯世界;2008年10期

4 王洪涛;任一新;谢军军;;浅谈我局CPCI调度系统及故障处理[J];电脑知识与技术;2011年25期

5 张德智;冯文全;;基于CPCI的测控测试设备的设计与实现[J];电子技术应用;2009年11期

6 袁伟;;基于CPCI总线的光隔调理模块设计[J];信息与电脑(理论版);2011年02期

7 闫继锋;周富大;;基于CPCI/PXI平台电子测试系统[J];电子测量技术;2004年06期

8 彭文进;;用CPCI/ATCA构建高性能工业计算机/通信产品平台[J];工业控制计算机;2005年11期

9 卜颖;;一种基于CPCI总线的控制计算机设计[J];工业控制计算机;2013年05期

10 叶建华,陆农春,黄凌;基于CPCI总线的动态可重构系统[J];电讯技术;2004年06期

相关会议论文 前8条

1 段玲琳;段晓超;叶明傲;;CPCI外设板卡通用设计方法[A];全国第20届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2009)暨全国第1届安全关键技术与应用学术会议论文集(下册)[C];2009年

2 赵瑞永;任荣文;张文静;孙彦广;房庆海;;CPCI总线嵌入式交流伺服控制系统[A];全国冶金自动化信息网2009年会论文集[C];2009年

3 林海川;刘振安;赵京周;郭芳;;基于CPCI的LLRF控制板的设计研究[A];第十六届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(上册)[C];2012年

4 胡丹;;基于IP模块的CPCI接口电路在某雷达测试系统的应用[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年

5 何青;刘仕伟;张志;;基于USB的多通道同步数据采集系统[A];2007'仪表,,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年

6 符璇;曾立;刘旭;魏丽;陈昱;王艳;;基于DSP多通道缓冲串口的同步数据采集单元设计与研究[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第二十六届全国空间探测学术研讨会会议论文集[C];2013年

7 蒋新胜;王伟策;马光彦;罗珊;;基于DSP的多通道同步数据采集与处理系统[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年

8 陈敏康;邱强;;随机波浪中船体变形转角的估算方法及应用[A];2005年船舶结构力学学术会议论文集[C];2005年

相关重要报纸文章 前3条

1 董圆;CPCI——开放式工控机制胜的关键[N];江苏科技报;2003年

2 特约记者 林妙法;四八○五厂攻克大修中船体变形难题[N];中国船舶报;2005年

3 记者 魏敬民;舟山船务:用船舶自重矫正船体变形[N];中国船舶报;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 张彤彤;基于CPCI的光纤惯性形变测量数据同步采集设计[D];哈尔滨工业大学;2017年

2 刘丹;CPCI结构S频段变频器本振单元的研究与设计[D];电子科技大学;2014年

3 余捷杰;基于CPCI总线的操控功能主机的设计和实现[D];中国科学院大学(工程管理与信息技术学院);2015年

4 沈永琴;基于FPGA的同步通信智能卡的设计和实现[D];复旦大学;2013年

5 陈定豪;应用RSR系统的CPCI接口模块设计[D];东南大学;2015年

6 宋宇;CPCI系统状态监测模块的研制[D];电子科技大学;2012年

7 徐宏;基于CPCI总线下显视频信号源系统的设计[D];成都理工大学;2014年

8 黄德勇;高速数据采集系统设计和CPCI接口研究[D];电子科技大学;2004年

9 黄绍锦;基于CPCI总线的中频信号处理模块的设计[D];电子科技大学;2008年

10 滕芝鹏;基于CPCI的多同步数字转接系统的设计[D];苏州大学;2011年



本文编号:2452760

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2452760.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户34b10***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com