無人機大氣數據的采集和處理在無人機中占有很重要的位置和作用,它是保障飛機安全飛行以及保證地面控制和操縱人員正確引導飛機、順利完成飛行任務的關鍵所在。在目前廣泛應用的無人機大氣數據測量系統中,多數采用單片機作為大氣數據處理計算機,但是單片機在高速數據采集和處理方面卻存在著抗干擾性差、速度慢等缺點,使測量系統的穩定性和實時性受到了很大的影響。 本文采用FPGA(Field Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)芯片作為大氣數據處理器,以大氣數據中的氣壓高度為例,介紹了一種基于FPGA技術的無人機氣壓高度測量系統。由于該測量系統中的FPGA數據處理器具有可靠性高、速度快、邏輯功能強等特點,有效地解決了單片機在高速無人機大氣數據測量系統中處理速度較慢、實時性較差的問題。 論文首先介紹了FPGA的基本結構、工作原理、開發設計流程和FPGA編程所采用的VHDL硬件描述語言,還介紹了數字式大氣數據測量系統的基本組成和工作原理,并且詳細闡述了氣壓高度測量的原理和方法;然后提出了基于FPGA的無人機氣壓高度測量系統的整體設計,并對該測量系統各組成部分的硬件電路進行詳細的分析和設計;隨后論文又介紹了氣壓高度測量系統中FPGA的相關軟件設計,并就FPGA內部所設計的各功能模塊的作用、模塊內部結構和工作流程進行詳細的論述;最后使用Modelsim和QuartusII仿真軟件對程序進行功能和時序的仿真,以驗證FPGA內部各功能模塊和FPGA總體設計的正確性,并在所有仿真通過后將程序產生的配置文件下載到FPGA芯片中,在制作和安裝測量系統的電路板后對整個測量系統進行實際的測試,將測試結果與理論值比較并分析測量系統的誤差來源。 根據系統測試的結果,本文驗證了以FPGA芯片為核心的無人機氣壓高度測量系統的可行性,并對該測量系統提出了今后的進一步改進和完善的思路。
標簽:
FPGA
無人機
氣壓
測量系統
上傳時間:
2013-04-24
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