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机载短程无线通信系统的设计与实现

作　者: 宋兵兵
导　师: 宋鹏
学　校: 北方工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 短程无线通信 单片无线传输 FPGA ARINC-429
分类号: V243.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着短程无线通信技术的迅速发展,该技术越来越多地应用于军事和工业领域。为解决空空导弹在非靶场条件试验时,无法实时与试验弹系统同步获取试验飞机飞行参数、实现精确的指挥引导而获得预期试验效果的难题,设计了一个飞行试验参数测量系统。该系统是对空空导弹进行空中目标机截获跟踪试验时使用的飞行试验参数专用测试设备,用于实时显示载机、目标机的速度、高度、位置、轨迹、和相对运动参数。作为该系统的一部分,本文设计了一个短程无线通信系统,利用飞机的挂弹接口,在不改变飞机原有的外挂电路系统,不改变载机或目标机的原挂装系统气动构成的情况下,完成空中飞行试验时导弹工作参数在飞机的机翼上的采集以及在两个机翼之间的传输。系统的数据采集部分通过硬件控制逻辑对硬件电路的控制完成对8路模拟量的采集和1路ARINC-429数据的接收,数据传输部分采用单片无线收发芯片CC1100完成数据的无线传输。数据在CC1100内部进行调制、解调以及上变频和下变频,从而降低了系统的研究成本,同时缩短了开发周期。系统采用MSK调制方式,该方式具有频带利用率高、带外辐射小的特点,使系统的性能得到很大提高。另外,采用FPGA做主控芯片,利用硬件逻辑进行系统控制,大大提高了系统的可靠性和稳定性,保证本系统可以在空中恶劣的环境中正常工作,使得系统已通过各种环境测试,并已应用在飞行参数测试系统中。同时,由于FPGA的可编程性和CC1100的可编程特点,使得本系统的硬件结构具有很好的可移植性,从而使得本系统可广泛的应用于遥测遥控系统中,有很好的实用价值。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
引言  8-11
1 机载短程无线通信系统设计  11-17
  1.1 无线通信的发展概况、特点及系统组成  11-13
    1.1.1 无线通信的发展概况  11-12
    1.1.2 无线通信的特点  12
    1.1.3 无线通信的系统组成  12-13
  1.2 短程无线通信的基本概念和主要特征  13-14
  1.3 机载短程无线通信系统的系统设计方案  14-17
    1.3.1 系统设计方案  14-15
    1.3.2 数据采集模块设计  15
    1.3.3 数据处理模块设计  15-16
    1.3.4 发送、接收模块设计  16-17
2 机载短程无线通信系统算法分析  17-22
  2.1 通信系统信号调制解调通用模型  17-18
    2.1.1 通信系统信号调制通用模型  17-18
    2.1.2 通信系统信号解调通用模型  18
  2.2 MSK调制解调原理  18-20
    2.2.1 MSK调制原理  18-20
    2.2.2 MSK解调原理  20
  2.3 调制解调的实现方法  20-22
3 机载短程无线通信系统硬件电路设计与实现  22-31
  3.1 数据采集发送端硬件电路设计  22-29
    3.1.1 A/D采样电路设计  22-23
    3.1.2 ARINC-429标准及ARINC-429数据接收电路  23-26
    3.1.3 射频发送电路设计  26-28
    3.1.4 电源设计  28-29
  3.2 数据接收端硬件电路设计  29-31
    3.2.1 串口协议规范  29-30
    3.2.2 串口协议的实现  30-31
4 系统控制逻辑设计  31-46
  4.1 FPGA技术及其开发流程  31-35
    4.1.1 FPGA简介及硬件描述语言  31-33
    4.1.2 FPGA开发流程  33-34
    4.1.3 Xilinx Spartan II系列FPGA  34-35
  4.2 飞行参数测试系统数据采集发送端逻辑设计  35-43
    4.2.1 有限状态机的概念与组成要素  35-36
    4.2.2 A/D采样控制逻辑设计  36-37
    4.2.3 ARINC-429接收逻辑设计  37-38
    4.2.4 数据处理逻辑设计  38-40
    4.2.5 射频发送控制逻辑设计  40-43
  4.3 飞行参数测试系统数据接收端逻辑设计  43-46
    4.3.1 射频接收控制逻辑设计  43-44
    4.3.2 串口逻辑设计  44-46
5 系统测试  46-50
  5.1 测试方案  46
  5.2 测试用信号源设计  46-48
    5.2.1 DDS原理  46-47
    5.2.2 DDS设计  47-48
  5.3 系统无线信道误码率测评软件  48-50
    5.3.1 软件要求  48
    5.3.2 软件实现方法与过程  48-49
    5.3.3 测试结果  49-50
6 结论  50-52
参考文献  52-55
在学研究成果  55-56
致谢  56

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空仪表、航空设备、飞行控制与导航 > 电子设备 > 航空通信设备
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