基于FPGA的指示空速测量系统的研究

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Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｅｄｓｇｎｅｌａｉｎｏｅｉｄｃｔｎｓｅｄｍｅｓｒｎｙｔｍａｅｎｆｌｒｇａｈｅｉｎａｄｒａｉｔｆｔｎｉａｉｐｅａｕｉｇｓｓｚｏｈｏｅｂｓｄｏｅｄｐｏｒｍｍａｌａｅｉｂｅｇｔ
２系统硬件设计
近年来，国航空航天事业的巨大发展，各种测量我对系统的性能参数有了更高的要求。小型无人机指示空速
的测量方法是利用在动压作用下开口膜盒产生的位移经
测量系统总体硬件框图如图１所示。压力传感器感受动压（总压静压之差）并将动压信号通过放大、零电路，调传送给ＡＤ转换电路。控制计算单元将ＡＤ读来的动压／／值，通过内部运算电路，算出相应的指示空速，解并控制液
ＳｕｆｉｉａｉｎｐｅｅｓｉｇｓｓｅａｅｎｔｄｙｏｎｄｃｔｏｓｅｄｍａｕｒｎｙｔｍｂｓｄｏＦＰＧＡ
ＹＡＮｉ－ｎＪａｍｉｇ，ＬｉｇＩＪｎ（ｃｏｌｆｌｔｏｉｎｎｏｍａｉｎ，ｏｔｗｅｔｒｏｙｅｈｃｌｉｒｉ，ｉａ１１９ＣｉａＳｈｏｅｒｎｃａｄＩｆｒｔＮｒｏＥｃｓｏｈｓｅｎＰｌｔｎａｖｓｙＸ ’ｎ７０２，ｈｎ）ｃｉＵｎｅｔ
２１００年第２９卷第２期
传感器与微系统（ｒｎｄｃｒｎｉｒｓｓｍＴｃｎｌｉ）ＴａｓｕｅｄＭｃｙｔｅｈｏｇｓａｏｅｏｅ
５７
基于ＦＧＡ的指示空速测量系统的研究Ｐ
严家明，李菁
（北工业大学电子信息学院。西陕西西安７０２）１１９
ａａ（ＰＧ）ｒｉｔｄｃｄＴｅｗｒｉｇｐｉｃｌｏａｕｉｇｓｓｍ，ｅｈｒｗｒｅｉｎａｄｔｅｓｆａｅｒｙＦＡａｅｎｒｕｅ．ｈｏｋｎｒｉｅｆｏｎｐｍｅｓｒｙｔｔａｄａｅｄｓｎｈｏｗｎｅｈｇｔｒ
ｒｌｔｅｅｒｒｏｐｒｘｍａｉｇｆｎｔｎｉｌｓｈｎ０ｅａｉｒｏｆａｐｏｉｔｕｃｉｓｅｓｔａ．１％．Ｂｓｅ．ｈｌｔｒｂｓｄｎＰＡａｈｇｖｎｏｅｉｓｔｅｐａｏｍａｅｏＦＧｈｓｉｈｄｆ
准确性。测试结果表明：系统性能稳定，效率好，精度高，于传统的测量装置。优
关键词：现场可编程（逻辑）门阵列；指示空速；动压；值插中图分类号：Ｔ３２Ｐ０文献标识码：Ａ文章编号：１０－７７２１）２０５－２００９８（０００－０７０
大的优势。１指示空速测量原理
Ｋｅｏｄ：ｆｌｐｏｒｍｂｅｇｔａａ（ＰＡ）ｉｄｃｔｎｓｅｄｙａｃｐｅｓｒ；ｉｅｏｔห้องสมุดไป่ตู้ｎｙｗｒｓｉｄｒｇａｍａｌａｅｒｙＦＧ；ｎｉａｏｐｅ；ｄｎｍｉｒｓｕｅｎｒｌｉｅｒｉｔｐａｏ０引言
晶屏显示数据。
机械解算和传动机构来测量指示空速。与传统方法不
同，本文设计是采用扩散硅压力传感器来获取大气动压值、采用现场可编程（逻辑）门阵列（ＰＡ）实现指示空ＦＧ来
速的解算。本设计在精度、可靠性、适应范围上都具有更
ｃｌｕａｉｎｓｅｄｎｃｕａｙｈｅｔｒｓｌｓｏｈｔｔｅｍｅｓｒｇｙｔｍａｈｃａａｔｒｆｈｇａｃｌｔｐｅａｄａｃｒｃ．ＴｅｔｓｅｕｔｈｗｓｔａｈａｕｉｓｓｅｈｓｔｅｈｒｃｅｓｏｈｏｎＪｐｅｉｏｅｆｉｎｙａｄｓａｉｔｈｎｔｅｔｄｔｎｌｓｓｅｒｃｓｎ，ｆｃｅｃｎｔｂｌｙｔａｈｒｉｏａｙｔｍ．ｉｉｉａｉ
摘
要：介绍了一种基于现场可编程（逻辑）门阵列（ＰＡ的指示空速测量系统的设计与实现，ＦＧ）阐述了
该测量系统的工作原理和硬件与软件设计。针对指示空速与动压的函数关系式，出了基于插值法逼近提
的系统设计方案，逼近函数的相对误差小于０１．％。此外，于ＦＧ基ＰＡ的硬件平台具有很高的计算速度和
ｄｓｇｒｌｂｒｔｄＴｅｆｎｔｎｏｄｃｔｎｓｅｄａｄｄｎｍｉｒｓｕｅｉａｐｏｉｔｄｂｎｅｐｌｔｎＴｅｅｉｎａｅｅａｏａｅ．ｈｕｃｉｆｎｉａｉｐｅｎｙａｃｐｅｓｒｓｐｒｘｍａｅｙｉｔｒｏａｉ．ｈｏｉｏｏ