用于铯光泵磁强计的无磁恒温控制系统设计

针对铯光泵磁强计对原子气室温度高稳定性及无磁干扰的要求，设计了一种用于铯光泵磁强计的无磁恒温控制系统。该系统主要包括无磁加热器件与无磁恒温控制电路。无磁加热器件采用微机电系统工艺的双层对称四线结构，可有效抑制电流产生的磁场；无磁恒温控制电路通过交流加热进一步减小恒定磁场干扰，以现场可编程门阵列为核心，使用直接数字式频率合成技术产生高频加热信号，再经功率放大进行无磁恒温控制，减少硬件电路资源。测试结果表明，气室恒温控制的温度噪声峰峰值可达到0.02 ℃，满足光泵磁强计的性能要求。     

光学捷联基准导航计算机设计与实现

为满足当前光学捷联基准解算精度高、低功耗、小型化的需求，设计了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）和数字信号处理器（DSP）为核心的嵌入式导航计算机。对导航计算机（ENC）硬件设计进行了阐述，并重点研究了导航计算机信息处理模块（MPM）和数据采集通信模块（DCM）的协同使用，充分体现了DSP和FPGA联合使用的优点。其次，研究了基于主惯导航向和计程仪速度组合的Kalman滤波器设计，以解决长时间工作对系统精度的影响。最后，将该导航计算机实际应用于捷联基准中，通过半实物仿真试验，验证了导航计算机硬件方案的可行性和Kalman滤波器设计的合理性。结果表明，基于FPGA和DSP双核的嵌入式导航计算机性能稳定，设计合理，满足光学捷联基准高精度、低功耗的使用要求。     

基于FPGA的BOC(1,1)信号捕获技术

BOC调制是新一代卫星导航系统中广泛采用的调制方式,在时域上具有多峰值特性,副峰的存在增加了捕获的难度。采用自相关副峰消除技术(ASPeCT)在原有的BOC码相关支路的基础上增加一条伪码相关支路,可以有效削弱码相位检测函数的副峰,避免误捕获,是一种性能良好的BOC信号捕获技术。提出一种采用二维并行快速搜索的在FPGA芯片中实现ASPeCT捕获技术的方案,可以显著缩短捕获时间。在理论分析和仿真验证的基础上,采用Verilog硬件描述语言在接收机FPGA+DSP平台上编程实现,在露天测试中,成功捕获到Galileo E1B卫星导航信号,并对ChipScope采集的数字中频信号的多普勒频率和码相位静态捕获结果进行验证,与同一段信号的Matlab仿真结果一致,证明所提出的技术方案正确合理可行。     

一种改进的补偿因子区域不变CS算法及Simulink模型建模

相位补偿因子、距离向补偿因子和方位向补偿因子的产生是合成孔径雷达实时CS（Chirp Scaling，调频变标）算法中的关键。针对一种现有的补偿因子区域不变CS算法进行了改进，对于更新步长内各单元的统一补偿因子，采用该区域内所有单元频率平均值对应的补偿因子，代替原来使用的第一个单元对应的补偿因子，使得最终的补偿结果相比于原有算法更加均匀，计算量与原有算法相当。经过Matlab仿真验证，改进算法的成像指标得到提升。为便于生成FPGA代码，采用Simulink工具搭建了用于生成改进算法中三种补偿因子的模型。将Simulink模型输出的代码加载到Vivado软件中，对Vivado输出的补偿因子与由Matlab输出的精确补偿因子进行了对比，精度满足要求，验证了所搭建Simulink模型的准确性。     

基于总线功能模型的全系统FPGA验证环境设计

为了解决发动机控制领域中可编程门阵列设计复杂性日益增长而导致的验证困难问题,提出了1种FPGA的全系统验证方案,用以实现全面高效的功能验证。根据控制系统设计方案,对照控制器电路结构进行验证平台的搭建,通过基于总线功能模型的方法对系统中FPGA所控制的外设进行建模,并在验证平台中进行与电路完全一致的连接。按照系统测试计划编制测试用例对全系统进行模拟仿真。测试结果表明:全系统FPGA的验证能够模拟控制器实际运行状态,提升了验证层次与效率,对发动机数控系统的设计质量提升有显著作用。     

基于HLS的红外遥感图像连通域快速提取方法

连通域提取是红外遥感图像目标检测算法中的重要组成部分,包含在粗检算法中,能够筛去多数虚警,提升粗检效果,减少检测算法的运算量,降低系统功耗。现有的一些连通域提取算法基于CPU处理方式设计,不适合部署在现场可编程逻辑门阵列(FPGA)硬件端。本文采用高层次综合(HLS)的开发模式,设计了适合FPGA加速的连通域提取方法,相比传统的硬件描述语言开发方法具有更高的灵活性和效率。通过只扫描一次二值图像,将面积、范围和连通信息均记录在远小于图像的等价表中,通过简化标记规则和等价表刷新的方法,既提高了运算速度又节省了大量缓存,最终在硬件平台实测256×256的8 bit图像达到了797帧/s的处理速度。