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研究生:鄧明哲
研究生(外文):Ming-Jer Den
論文名稱:以FPGA與DSP提升光電追蹤系統效能
論文名稱(外文):Use FPGA and DSP to promote the efficiency of the EOTS
指導教授:鄭平守鄭平守引用關係
指導教授(外文):Ping-Shou Cheng
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:電子工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:101
中文關鍵詞:光電追蹤系統SBC67M67FPGA
外文關鍵詞:EOTSSBC67M67FPGA
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光電追蹤系統(EOTS)為瑞士Oerlikon Contraves公司於七O年代所研製之高性能光學追蹤系統;主要應用在科學或軍事上研發高速飛行航空器時獲取各項精確飛行測試數據資料與即時影像,提供測試單位研判與分析。因為設計精良廣被各國使用,時至今日依然是測試場極端重要追蹤設備。然其資料伺服控制計算機模組CORA 2 MV與Digital μVAX 2、Front-end C2003使用迄今已非常老舊,且故障率高,而原廠相關部門已停產關閉,零組件亦取得困難。為能延續此系統使用壽命,在不更改系統整體架構的前提下,本研究以Innovative Integration公司的(DSP)數位信號處理平台-嵌入式單板控制器模組SBC67、M67,並結合PC架構與搭配XILINX公司SPARTAN系列FPGA-XCS10-TQ144(TQFP 144pin) 晶片,取代原老舊資料伺服控制計算機模組。本設計除了可以提升系統效能,並可節省系統維修費用、減少系統功率消耗、縮小系統體積並預留未來升級空間。
Developed in 1970s by the Swiss company - Oerlikon Contraves for the need of scientific and military purpose, EOTS is highly functional optical tracking equipment, aiming at collecting accurate aviation data and live images for various flying objects for the research and analysis of the testing-fly unit. EOTS has been widely used by many countries due to its excellent design; even today it is still capable of its originally designed function. However, its servo control system CORA 2 MV with Digital μVAX 2 and Front-end C2003 is becoming very obsolescent and tends to breakdown frequently. Furthermore, the original designer of this system has been closed and getting the spare parts is becoming difficult. In order to extend the life of EOTS and under the pre-condition that overall structure should be kept unchanged; this research is intending to use DSP Based Embedded Control Module SBC67 and M67 of Innovative Integration Corporation, combining PC structure and matching with XILINX Company’s SPARTAN series FPGA-XCS10 chips, to replace the old data servo control system. In addition to increase the system efficiency, this design can lower the system maintenance cost, minimize the system utility consumption, reduce the size and reserve the space for future upgrading.
目 錄

中文摘要 ----------------------------------------------------------------
i
英文摘要 ----------------------------------------------------------------
ii
誌謝 ---------------------------------------------------------------- iii

目錄 ----------------------------------------------------------------
iv
表目錄 ----------------------------------------------------------------
ix
圖目錄 ----------------------------------------------------------------
x
第一章 緒論----------------------------------------------------------
1
1.1 前言----------------------------------------------------------
1
1.2 研究動機與目的-------------------------------------------
5
1.3 論文架構----------------------------------------------------
6
第二章 光電追蹤系統簡介----------------------------------------
7
2.1 主控站-------------------------------------------------------
9
2.1.1 主控站架構------------------------------------------------- 10

2.1.2 主控站功能------------------------------------------------- 10

2.2 Theodolite---------------------------------------------------
11
2.2.1 Theodolite追蹤操作模式--------------------------------- 15

2.2.2 Theodolite架構--------------------------------------------- 16

2.2.3 Cine-Theodolite性能-------------------------------------- 17

2.2.4 IR Tracker 特性-------------------------------------------- 20

2.3 影片讀取機-------------------------------------------------
22
2.4 目標歸零校正板------------------------------------------- 24

2.5 本章小結---------------------------------------------------- 26
第三章 EOTS新資料伺服控制系統架構-----------------------
27
3.1 Xilinx FPGA------------------------------------------------
27
3.2 DSP Based---------------------------------------------------
33
3.2.1 SBC67 DSP Based -----------------------------------------
34
3.2.2 M67 DSP Based --------------------------------------------
36
3.2.3 A4D4 Module----------------------------------------------
37
3.2.4 DIG I/O Module -------------------------------------------
39
3.2.5
TI CCS軟體發展系統------------------------------------ 40
3.3 RS232通訊介面------------------------------------------- 43
3.4 MAX232電壓轉換器------------------------------------- 44
3.5 MCU 89C51------------------------------------------------ 45
3.6 LCD模組--------------------------------------------------- 48
3.7 本章小結---------------------------------------------------- 49

第四章 新資料伺服控制系統設計與整合測試----------------
50
4.1 EOTS 獲取目標彈道資料原理-------------------------
50
4.2 即時彈道資料誤差分析----------------------------------
53
4.2.1 即時追蹤誤差---------------------------------------------- 53

4.2.2 歸零設定誤差---------------------------------------------- 55

4.2.3 系統結構誤差---------------------------------------------- 57

4.2.4 交會資料時序誤差---------------------------------------- 57

4.3 EOTS主控站資料伺服控系統設計方法--------------
58
4.3.1 主控站資料伺服控系統硬體設備---------------------- 58

4.3.2 主控站軟體設計-------------------------------------------
60
4.4 Theodolite 資料伺服控制器設計---------------------- 65

4.4.1 Theodolite資料伺服控制器設計方式------------------ 69

4.4.2 Theodolite資料伺服控制器信號介面------------------ 70

4.4.3 Theodolite資料伺服控制器硬體設備------------------ 70

4.4.4 Theodolite資料伺服控制器軟體設計------------------ 77

4.4.5 Theodolite資料伺服控制器設計功能------------------ 80

4.5 新資料伺服控制系統整合測試-------------------------
82
4.5.1 Theodolite測試--------------------------------------------- 82

4.5.2 主控站測試------------------------------------------------- 83

4.5.3 全系統整合測試------------------------------------------- 84

4.6 Theodolite資料伺服控制器問題解決方法------------ 85

4.7 本章小結---------------------------------------------------- 85

第五章 結論與討論-------------------------------------------------
86
參考文獻 ---------------------------------------------------------------- 89

附錄 ---------------------------------------------------------------- 92
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