导航模拟训练器操作界面软硬件设计

论文摘要

模拟训练系统是目前各国军队大力发展的技术之一。本文所研制导航模拟训练系统目的是研制开发一套性能先进,工作稳定,使用方便的导航模拟训练系统,代替目前部队使用的训练器材,解决部队训练中的设备瓶颈。文章首先在了解模拟训练器的发展以及相关技术的基础上,设计了导航模拟训练器的三级训练体系:单机训练,局域网训练,广域网训练。详细分析了三种训练方式的工作模式及其关键技术。模拟训练系统采用开放的系统构架,通过设备的系统仿真,能够在嵌入式终端中,完成电磁环境的模拟。这种系统设计具有开放的设计思想,对于其它相关技术装备类的模拟训练系统的开发,都具有一定的参考价值。单机版模拟训练器,是整个训练系统的基础。单机版模拟训练器需要独立开发通用数字采集回放卡。本文首先介绍了数采卡的研制过程,并对其中的MCU,FPGA,DA,DDS,USB等功能模块做详细的说明。自行开发的数据采集卡,具有103个数字输入通道,16个数字输出通道,8个模拟输入,8个模拟输出通道,并有1个LCD图形液晶控制接口,3个LCD数字液晶控制接口和1个音频放大电路,数采卡通过USB和RS232通信方式,与PC机连接。单独使用一个数采卡,即可完成前面板的所有数据采集与回放功能,具有很好的通用性能。模拟训练系统的核心是模拟软件的开发。模拟软件采用分段线性拟和的方式完成软件仿真模型建立,并在PC平台上Labview开发环境下,完成了相关的模拟程序开发。文中对模拟软件开发中的数据通信,数据采集,数据显示与回放做了详细说明,并特别说明了莫尔斯电码的仿真和USB接口在Labview环境下的开发使用。最后,对单机版导航模拟训练训练系统进行了测试,测试表明,系统能高度的仿真目标导航机,并能够稳定可靠的工作,达到了设计要求。在本文的最后对系统目前存在的一些问题做了探讨,并就系统的后续开发任务,做了简要介绍。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外相关技术发展和研究现状
• 1.3 本文的研究问题及主要工作
• 第二章 模拟训练器的体系结构
• 2.1 模拟训练器的工作原理与关键技术
• 2.2 导航模拟训练器的结构设计
• 2.2.1 导航原理与某型导航机原理及功能
• 2.2.2 总体方案
• 2.2.2.1 系统构架
• 2.2.2.2 工作原理
• 2.2.2.3 关键技术
• 2.2.2.4 系统特色
• 2.2.3 系统设计要求
• 本章小结
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 硬件系统设计方案
• 3.1.1 硬件功能与设计原则
• 3.1.2 设计方案与论证
• 3.2 通用数据采集卡设计
• 3.2.1 数据采集卡的系统构架设计
• 3.2.2 器件选型
• 3.2.2.1 单片机的选型
• 3.2.2.2 FPGA 的选型
• 3.2.2.3 其他芯片的选型
• 3.2.2.4 USB 芯片的选型
• 3.2.3 硬件电路设计
• 3.2.3.1 基于端口复用的单片机电路设计
• 3.2.3.2 FPGA 电路设计
• 3.2.3.3 USB 电路设计
• 3.2.4 数据采集卡的固件开发
• 3.2.4.1 MPS430 单片机程序设计
• 3.2.4.2 FPGA 程序设计
• 3.2.4.3 USB2.0 接口的固件设计
• 3.3 人机界面设计
• 本章小结
• 第四章 模拟仿真程序设计
• 4.1 系统软件设计需求
• 4.2 USB2.0 驱动程序开发
• 4.2.1 WDM 驱动程序的构成
• 4.2.2 USB 驱动程序的结构
• 4.2.3 USB 设备驱动程序设计
• 4.2.4 USB 设备驱动程序与应用程序的接口设计
• 4.3 模拟程序的开发
• 4.3.1 LabVIEW 简介
• 4.3.2 模拟程序的构架
• 4.3.3 LabVIEW 程序开发
• 4.3.3.1 数据通信
• 4.3.3.2 数据处理
• 4.3.3.3 莫尔斯电码仿真
• 本章小结
• 第五章 测试与结论
• 结束语
• 附录
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果