本文關(guān)鍵詞：基于Zynq-7000的星圖識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：星敏感器是一種高精度高姿態(tài)的天文觀測(cè)相機(jī)。從傳統(tǒng)的CCD星敏感器到目前流行的CMOS星敏感器,它們作為導(dǎo)航定姿的重要部件,在航空、航天飛行器的姿態(tài)測(cè)量和控制系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。星圖識(shí)別是天文定位的基礎(chǔ),星圖識(shí)別的完成可以得到一定數(shù)量恒星的CCD平面坐標(biāo),以及對(duì)應(yīng)的天球坐標(biāo),可以建立兩個(gè)坐標(biāo)系之間的傳遞函數(shù),從而確定目標(biāo)的天文位置。本文著重于研究星敏感器在Zynq-7000平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),構(gòu)建了新型的星圖識(shí)別系統(tǒng)。和以往的DSP+FPGA架構(gòu)的星圖識(shí)別系統(tǒng)相比,本系統(tǒng)體積小,效率高,設(shè)計(jì)新穎,擴(kuò)展性強(qiáng),為以后的星圖識(shí)別系統(tǒng)開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)Zynq-7000SoC平臺(tái)的特點(diǎn),利用軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的方法,在Vivado2015.2+SDK開(kāi)發(fā)環(huán)境下進(jìn)行系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。使用ARM控制整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行,將星圖的預(yù)處理部分放在PL部分實(shí)現(xiàn),預(yù)處理完成以后PL通過(guò)AHB總線將可疑星點(diǎn)的行坐標(biāo)、列坐標(biāo)和灰度值發(fā)送給PS,最后PS再將星點(diǎn)信息發(fā)送給上位機(jī)進(jìn)行顯示。另外,本系統(tǒng)通過(guò)1553B總線建立起上位機(jī)和Zynq-7000的通信橋梁,一方面上位機(jī)可以通過(guò)發(fā)送指令實(shí)現(xiàn)對(duì)Zynq-7000的控制,另一方面它還可以讀取星圖識(shí)別的結(jié)果。另外,上位機(jī)可以通過(guò)1553B總線將程序代碼上傳到Zynq-7000的DDR3 SDRAM中,再通過(guò)下發(fā)燒寫指令實(shí)現(xiàn)程序的燒寫和引導(dǎo)。本文主要研究實(shí)現(xiàn)了以下內(nèi)容:1)針對(duì)傳統(tǒng)的DSP+FPGA架構(gòu)的星圖識(shí)別系統(tǒng)推陳出新,提出了基于Zynq-7000平臺(tái)的星圖識(shí)別系統(tǒng),解決了傳統(tǒng)星圖識(shí)別系統(tǒng)體積大,功耗大,擴(kuò)展性差等問(wèn)題;2)PL部分實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)去噪和高斯濾波預(yù)處理算法,PS部分實(shí)現(xiàn)連通域分析,灰度質(zhì)心計(jì)算等星圖識(shí)別處理算法,解決以往星圖識(shí)別系統(tǒng)處理效率低的問(wèn)題;3)利用AXI-HP高性能總線將PL部分預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)AXI DMA軟核直接傳送到DDR3 SDRAM中,解決了FPGA內(nèi)部存儲(chǔ)器資源不足的問(wèn)題;4)采用AHB內(nèi)部總線搭建PS與PL通信橋梁,解決了以往FPGA和DSP之間通信存在的接口復(fù)雜,協(xié)議復(fù)雜的問(wèn)題;5)上位機(jī)與星敏感器通過(guò)1553總線進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)了程序的在線更新和燒寫功能,解決了傳統(tǒng)DSP程序燒寫麻煩的問(wèn)題;
【關(guān)鍵詞】：星圖識(shí)別 Zynq-7000 PL PS 1553B
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V448.22;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 課題相關(guān)技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 星圖識(shí)別發(fā)展和現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 星敏感器相關(guān)技術(shù)11-12
• 1.2.3 嵌入式處理器技術(shù)12-13
• 1.2.4 星敏感器發(fā)展及研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本論文的組織結(jié)構(gòu)14-15
• 第2章 Zynq-7000平臺(tái)簡(jiǎn)介和星圖識(shí)別理論基礎(chǔ)15-23
• 2.1 Zynq-7000主要特點(diǎn)15-17
• 2.1.1 Zynq-7000片上系統(tǒng)15-16
• 2.1.2 Zynq-7000體系結(jié)構(gòu)16-17
• 2.1.3 Zynq-7000片上資源17
• 2.2 Zynq-7000軟硬件協(xié)同開(kāi)發(fā)流程17-19
• 2.3 星圖識(shí)別算法理論基礎(chǔ)19-21
• 2.3.1 星圖數(shù)學(xué)模型19
• 2.3.2 旋轉(zhuǎn)變換模型19-21
• 2.4 星圖的噪聲處理和檢測(cè)21-22
• 2.4.1 高斯去噪21
• 2.4.2 連通域分析21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第3章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案23-33
• 3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與流程23-26
• 3.2 系統(tǒng)硬件方案26-32
• 3.2.1 方案框圖26-27
• 3.2.2 主要器件選型27-31
• 3.2.3 柔性板創(chuàng)新工藝31-32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 第4章 星圖采集設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)33-55
• 4.1 PL部分資源介紹33-34
• 4.2 AXI總線介紹及PS-PL接口34-38
• 4.2.1 AXI總線互聯(lián)和讀寫時(shí)序34-36
• 4.2.2 PS-PL互聯(lián)簡(jiǎn)介36-38
• 4.3 星圖采集在PL端的實(shí)現(xiàn)38-50
• 4.3.1 高速圖像數(shù)據(jù)傳輸38-40
• 4.3.2 1553B通訊功能設(shè)計(jì)40-44
• 4.3.3 搭建PS訪問(wèn)PL通信橋梁44-45
• 4.3.4 星圖采集實(shí)現(xiàn)45-48
• 4.3.5 Camera Link成像48-49
• 4.3.6 SSC時(shí)鐘同步49-50
• 4.4 星圖識(shí)別預(yù)處理算法50-53
• 4.4.1 單點(diǎn)去噪算法50-51
• 4.4.2 高斯濾波算法51-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 第5章 星圖識(shí)別設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)55-67
• 5.1 PS部分資源介紹55
• 5.2 星圖識(shí)別軟件設(shè)計(jì)55-62
• 5.2.1 高速數(shù)據(jù)流通道管理者-AXI DMA56-57
• 5.2.2 上位機(jī)與Zynq-7000的通信紐帶57-58
• 5.2.3 配置APS傳感器58-60
• 5.2.4 星圖識(shí)別輔助接口60-62
• 5.3 圖像識(shí)別過(guò)程62-64
• 5.4 1553B在線程序更新和固化64-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 第6章 系統(tǒng)測(cè)試67-75
• 6.1 PS-PL通信仿真測(cè)試67
• 6.2 配置傳感器測(cè)試67-69
• 6.3 AXI DMA數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試69-71
• 6.4 AXI EMC通信測(cè)試71-73
• 6.5 系統(tǒng)整體測(cè)試73-74
• 6.6 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79-81
• 致謝81

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 印琪駿;基于ZYNQ-7000全可編程平臺(tái)的多串口控制器設(shè)計(jì)[D];云南大學(xué);2016年

2 趙樹(shù)新;基于Zynq-7000的星圖識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];北京工業(yè)大學(xué);2016年

3 焦再?gòu)?qiáng);基于Zynq-7000的嵌入式數(shù)字圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];太原理工大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：基于Zynq-7000的星圖識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：295427