近程防空武器仿真系统的研究与实现

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为了减少部队训练费用,提高训练人员的安全性,减轻防空武器对环境的影响,提高武装力量的训练水准和实战能力,近年来防空武器仿真系统的研制备受国内外的关注。防空武器仿真系统既可以为新型武器系统的研制进行综合性能的分析、测试和验证,同时又可以用于模拟训练。因此,研究防空武器仿真系统具有重要的军事价值。   在分析、研究自行高炮仿真系统的特点和其所包含的功能模型的基础上,本文提出了基于Windows+RTX的自行高炮武器仿真系统的方法研究。同时利用Windows强大的GUI界面功能和RTX的实时性的特性,使RTX与Windows实现相互配合,用以满足自行高炮仿真系统对图形界面、实时性以及高速控制的要求。同时本文将分布式交互仿真技术应用于自行高炮武器仿真系统的研究中,将自行高炮武器仿真系统实现的主要功能模块分布在基于仿真计算机(PC机)构成的实时分布式网络节点上,采用面向对象的建模技术对各功能节点进行建模研究,并且采用RT-TCP/IP网络通信协议实现网络中各节点之间的信息传递和处理,从而实现对自行高炮武器仿真系统实时通信、仿真的功能模拟。   本文首先介绍了Windows操作系统的硬实时解决方案——RTX,视景仿真技术(OpenGL图形库),以及自行高炮武器仿真系统的基本组成结构。然后根据仿真平台的功能要求,提出了基于Windows+RTX的自行高炮武器仿真系统平台的总体结构设计,并分别从仿真系统的体系结构与设计、功能模块流程以及主程序设计等方面对系统的仿真平台进行了详细的介绍。其中涉及数据管理、定时管理、主从仿真计算机、共享内存、实时任务的创建、RT-TCP/IP网络通信等方面。然后根据自行高炮武器仿真系统的功能原理对主要功能模块进行建模,并且对各个模块进行了详细的描述与说明。最后对仿真平台进行了试验验证,试验结果表明,该仿真平台性能良好,完全可以满足系统的实际需要。   分布式仿真射频识别技术是从90年代兴起的一项自动识别技术。它利用无线射频方式进行非接触式双向通信,以达到识别目的并交换数据。RFID技术以它特有的无接触、抗干扰能力强等优点逐渐成为自动识别中最优秀和应用领域最广泛的技术之一。现代信息技术的迅猛发展使得射频识别系统需要处理的信息量急剧增加,而近几年发展同样迅猛的SoC技术无疑是解决这一难题的可行方法。SoC的构成可以是系统级芯片控制逻辑模块、微处理器/微控制器CPU内核模块、数字信号处理器DSP模块、嵌入的存储器模块、和外部进行通讯的接口模块、含有ADC/DAC的模拟前端模块、电源提供和功耗管理模块。对于一个无线SoC,它含有射频前端模块、用户定义逻辑以及微电子机械模块等,现在这些无线SoC被广泛的应用在电子路牌、高速公路收费、物流管理、产品跟踪等领域。本文提出了一种将射频模块挂载到YAK SoC上的方法,而YAK SoC在开源和配置灵活方面的优势,增加了本硬件设计的可行性。   本文主要研究基于YAK SoC的RFID通信系统硬件设计与实现,在了解nRF905射频模块的基本结构和工作原理的基础上,在YAK SoC可配置体系结构中进行SPI模块移植,将SPI模块挂载到AMBA-APB总线上,并完成相应的各功能模块原理图和PCB设计。完成制板后,进行了系统调试与验证工作,为了验证整个硬件设计的正确性,首先在设计中进行硬件配置,通过Grmon扫描到挂载在AMBA-APB总线上的SPI模块,验证硬件挂载成功;其次,通过编写Verilog代码,并对代码进行功能仿真,验证了控制模块发送指令和数据的正确性;最后搭建了RFID通信系统,模拟RFID通信系统的工作流程,通过Chipscope抓取两个nRF905之间发送和接收的数据,对比结果显示数据一致,验证整个设计的正确性。   研究表明,通过基于YAK SoC的RFID通信系统硬件设计与实现,从理论上研究了RFID向SoC移植的可行性,而且在实际工作中成功实现了基于YAKSoC的RFID通信模块间的数据正确传输。
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