基于SOPC的地磁信號采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、利用地磁進行導航定位,在技術上具有無源、無輻射、全天時、全天候、全地域、功耗低、性能可靠、抗干擾能力強等特點。而磁異常定位是地磁導航的新方向,針對磁異常信號相對地磁主背景場小,容易被淹沒在背景場中的特點,需要采用高精度、高分辨率的地磁信號采集系統(tǒng)。
　　 課題采用高精度磁通門傳感器和∑-△模數轉換器件,運用SOPC(可編程片上系統(tǒng))技術設計了高集成度的信號采集、算法處理、實時通信的地磁信號采集系統(tǒng)。利用SOPC技術構建了以Nio

2、sⅡ處理器為核心,將存儲器、外設控制器、用戶自定義邏輯等模塊集成到一片F(xiàn)PGA(Field Programmable Gate Array)芯片上,構成了一個嵌入式系統(tǒng)。解決了對于傳統(tǒng)的利用分離元件組成的系統(tǒng)工作不可靠,調試不便,升級難的問題。
　　 系統(tǒng)按功能上主要由四個模塊構成:信號調理模塊、數據采集模塊、數據處理模塊和通訊顯示模塊。信號調理模塊是將原始的傳感器輸出電壓信號根據大小對其采取衰減、濾波和單端轉差分等一系列措施使

3、其幅度接近ADC輸入范圍,以充分利用ADC器件的分辨率,提高采集電路的精度,同時濾除采樣帶寬之外的信號和噪聲;數據采集模塊是SOPC系統(tǒng)通過SPI主控制器發(fā)送讀寫命令給模數轉換器(AD)片上的寄存器來完成各種操作,通過SPI接口把經過模數轉換后的地磁信號轉變?yōu)閿底中盘柌⑺腿胂到y(tǒng)中;數據處理模塊豐要是用利用DSP Builder構建FIR濾波器,實現(xiàn)了算法設計的圖形化,方便了算法的設計,同時給出了基于Avalon總線定制從設備外設的設計方

4、案,并構成用戶自定義模塊添加至SOPC系統(tǒng)中,實現(xiàn)傳統(tǒng)處理器無法實現(xiàn)的最佳系統(tǒng)性能,提高了系統(tǒng)的工作效率:數據通訊模塊采用RS232串口通訊,負責把采集到的地磁數據由SOPC系統(tǒng)的UART控制器上傳到由LabVIEW構建的基于VISA的串口通信上位機界面,并用TDMS格式存儲地磁數據,以便其他軟件進行數據分析。最后對系統(tǒng)進行了硬件和軟件的系統(tǒng)調試,并對實驗數據采用直方圖方法進行了系統(tǒng)測試和分析。
　　 實驗測試表明,系統(tǒng)的軟硬件