MiniVPX小型化系統(tǒng)平臺適用于對設(shè)備尺寸、重量、功耗和成本等資源受約束的應(yīng)用場景。相較于傳統(tǒng)OpenVPX 3U標準,MiniVPX因其集成度更高、體積更小等優(yōu)越特性,能夠為彈載、無人機和小衛(wèi)星等平臺提供一種標準模塊化的電子系統(tǒng)硬件解決方案。本文依據(jù)該標準研制了一種小型化可擴展的導(dǎo)引頭信號處理機,完成的主要工作如下:1、提出了基于MiniVPX架構(gòu)的導(dǎo)引頭信號處理機設(shè)計方案;開發(fā)了信號采集預(yù)處理、信號處理、中心控制與通信以及波形生成等多個功能板卡;構(gòu)建了各個單元模塊間的高速數(shù)據(jù)互聯(lián)以及控制總線傳遞鏈路;突破了單元模塊的設(shè)計難點與關(guān)鍵技術(shù),包括模擬前端調(diào)理電路設(shè)計、多通道高速模數(shù)轉(zhuǎn)換同步設(shè)計以及數(shù)字信號處理器上電時序控制方法等。2、分析了系統(tǒng)功能單元的電源完整性與信號完整性,使用HyperLynx仿真工具對EDA(Electronics Design Automation,電子設(shè)計自動化)設(shè)計的電路進行直流壓降仿真、DDR3 SDRAM存儲器接口仿真以及板間高速互聯(lián)鏈路仿真。并對仿真結(jié)果進行分析,確定了功能單元模塊的電氣性能。3、完成了新型高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口驅(qū)動程序的設(shè)計,闡釋了雷達信號預(yù)處理的FPGA實現(xiàn)方法,測試了系統(tǒng)平臺的關(guān)鍵性能指標。最后通過脈沖多普勒雷達模擬實驗充分驗證了信號處理機的硬件設(shè)計及軟件設(shè)計的合理性、正確性。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN911.7
【部分圖文】：

[4]。圖1.1 無人機掛載的“蝎子”導(dǎo)彈發(fā)射瞬間圖縱觀世界軍事強國在小型化導(dǎo)彈方面的發(fā)展狀況，美軍擁有世界上彈體尺寸最小的長釘（Spike）制導(dǎo)導(dǎo)彈，彈體總長約 70 厘米、彈徑僅為 5.71 厘米、彈重約 2.4 千克，其現(xiàn)役型號為“Sentry”系列與“Predator”系列，俄羅斯海軍現(xiàn)役的小型化導(dǎo)彈為“針-S”系列。我國在小型化導(dǎo)彈方面也處于世界領(lǐng)先水平，目前海陸軍現(xiàn)役的型號包括：紅纓系列、前衛(wèi)系列和飛弩系列[5]。近十多年間關(guān)于世界各國在小型化導(dǎo)彈方面的報道層出不窮，彈載平臺的小型化及微型化勢必會成為世界各國在制導(dǎo)武器系統(tǒng)中的重要發(fā)展方向[6][7]。在小型化制導(dǎo)導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭研究方面，國內(nèi)主要研究單位有清華大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、空空導(dǎo)彈研究院、上海航天八院等

并成功研制了一種彈長約 45 厘米、彈重僅為 4 千克的輕型導(dǎo)彈，并于 2016 年初成功進行了試射實驗。圖1.2 國產(chǎn)“袖劍”輕型導(dǎo)彈圖圖 1.2 為 2016 年第十一屆珠海航展中亮相的“袖劍”輕型導(dǎo)彈，該導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭信號處理機采用的是非標準的嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)，功能單元模塊未能使用標準嵌入式功能單元結(jié)構(gòu)，在靈活性能和替代性能方面有所欠佳[8]。在標準的嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)中，其中的 OpenVPX 標準在傳統(tǒng)彈載導(dǎo)引頭信號處理機中應(yīng)用最為廣泛。而這種架構(gòu)系統(tǒng)平臺使用的標準 3U 板卡尺寸為 160 mm×100mm，很難將其裝載在小型化的導(dǎo)彈上，同時還需考慮小型化導(dǎo)彈的載荷能力，要求彈載雷達信號處理系統(tǒng)具有尺寸小、重量輕、穩(wěn)固性強等特性。而 MiniVPX 架構(gòu)是繼 OpenVPX 架構(gòu)之后，新興的一種小型化標準嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)

小衛(wèi)星、小彈徑導(dǎo)引頭等小型化平臺的快速發(fā)展的需求，目前國際上出現(xiàn)了兩種新型的iniVPX 標準[9][10]。 VITA74 規(guī)范，是新一代高可靠性、微小型計量、功耗、性能和成本敏感的應(yīng)用場景。這8mm×89mm×12.5mm 和 78mm×89mm×1聯(lián)接插器件，基于 VPX 電氣標準，可實現(xiàn)系統(tǒng)范的系統(tǒng)主要應(yīng)用于無人機，機器人，士兵設(shè)備等。定義了物理兼容組件的特性，協(xié)議層的標準結(jié)構(gòu)。典型的基于 VNX 的系統(tǒng)平臺包括一 VITA74 功能單元模塊、系統(tǒng)級的 I/O 面板NX 集成系統(tǒng)平臺的外觀示意圖。

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本文編號：2834724