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《偏振光柵導(dǎo)航傳感器電子系統(tǒng)設(shè)計.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2014年第33卷第i期傳感器與微系統(tǒng)(TransducerandMicrosystemTechnologies)97偏振光柵導(dǎo)航傳感器電子系統(tǒng)設(shè)計馬強(qiáng)，趙開春，尤政(清華大學(xué)精密儀器系，北京100084)摘要：偏振光柵導(dǎo)航傳感器的電子系統(tǒng)采用了適應(yīng)圖像處理的軟硬件體系結(jié)構(gòu)，使其能夠?qū)崟r處理全天域偏振信息，具有更高的分辨率和精度。為了驗(yàn)證這種新體系結(jié)構(gòu)的可行性，并且提供研究圖像提取航向信息算法的平臺，在闡述偏振光柵導(dǎo)航傳感器工作原理的基礎(chǔ)上提出其電子系統(tǒng)的設(shè)計方案。此電子系統(tǒng)是在現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)上構(gòu)建的可編程片上系統(tǒng)(S
2、OPC)，通過Cameralink協(xié)議獲取前級偏振檢測圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過硬件化的算法模塊和NiosII處理器計算出航向方位，并將結(jié)果通過串行通信協(xié)議發(fā)送上位機(jī)。測試顯示：此電子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)偏振圖像采集和處理，輸出數(shù)據(jù)更新率高達(dá)20Hz，計算結(jié)果精度優(yōu)于±O．01。，便于圖像提取航向信息算法的硬件化驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：導(dǎo)航傳感器；偏振光柵；圖像采集；Cameralink；現(xiàn)場可編程門陣列；可編程片上系統(tǒng)中圖分類號：TP212．9；TP391．4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000_9787(2014)01-0097-04Designofelectr
3、onicsystemofpolarizationgratingnavigationsensorMAQiang，ZHAOKai—chun，YOUZheng(DepartmentofPrecisionInstruments，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：Theelectronicsystemofpolarizationgratingnavigationsensorutilizesanewarchitectureofhardware—softwarewhichadaptst
4、oreal—timeimageprocessingofall—skypolarizationinformation，whichhashigherresolutionandprecision．Inordertoverifyfeasibilityofthisnewarchitecture，andprovideplatform，forresearchonalgorithmfornavigationinformationextractionfromimage，adesignschemeforelectronicsystemofsensori
5、sproposed，onthebasisofinterpretatingitsprincipleforpolarizedlightnavigation．Theelectronicsystemisasystemonaprogrammablechip(SOPC)basedonFPGA，whichacquirespreceedingstagepolarizeddetectingimagedatasthroughCameralinkprotocol，throughhardwarealgorithmmodulesandNiosIICPUtoc
6、alculatecoursebearingandsendtouppercomputerthroughserialcommunication．Thetestindicatesthattheelectronicsystemisabletoachievethetaskofpolarizedimageacquisitionandprocessing，andupdaterateandcalculatingprecisionofoutputdatasisupto20Hzandpriorto±O．01。respectively．a(chǎn)nditisco
7、nvenientforalgorithmverifyingnavigationin—formationextractionfromimageinhardwarecircuit．Keywords：navigationsensor；polarizationgrating；imageacquisition；Cameralink；FPGA；systemonaprogrammablechip(SOPC)0引言國內(nèi)外研究者已經(jīng)研制出偏振光導(dǎo)航傳感器樣機(jī)，并在具天空偏振光分布模式和生物偏振光導(dǎo)航機(jī)理的研究為體工程應(yīng)用上開展試驗(yàn)研究。2000年，L
8、ambrinosD等人研仿生偏振光導(dǎo)航技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。沙蟻等昆蟲的復(fù)眼具有制基于光電二極管檢偏原理的傳感器樣機(jī)，并在移動機(jī)器特殊結(jié)構(gòu)和神經(jīng)，能夠敏感關(guān)于太陽子午線對稱的天空人上驗(yàn)證了仿生偏振光導(dǎo)航可行性，此后國內(nèi)研究者研偏振光分布模式
