FPGA在飞行器冲击信号处理中的应用

"该文探讨了单片机与DSP在冲击信号处理芯片设计、实现及其在飞行器遥测系统中的应用。文中指出，冲击信号的测量对于飞行器环境条件评估至关重要，其带宽通常在10Hz至5kHz之间，需要高采样率（至少20kHz/s）和高精度编码（超过10位）。由于数据量巨大，对遥测系统的传输带宽需求极高。通常使用压电加速度计进行测量，但其测量的复杂振荡脉冲不易分析。文章提出了基于FPGA的冲击信号处理芯片解决方案，该芯片能实时处理三通道冲击信号，计算最大绝对冲击加速度响应谱，以降低传输带宽需求。同时，介绍了最大绝对冲击加速度响应谱的计算方法，包括改进的递归数字滤波法。" 在单片机与DSP技术的背景下，冲击信号处理芯片设计的关键在于应对高带宽需求和大数据量的挑战。冲击信号的测量不仅需要高速采样以捕捉其瞬变特性，而且需要足够的量化位数以保证动态范围，确保测量数据的准确性。压电加速度计作为常用的传感器，虽然便于安装且体积小巧，但其测量到的冲击波形复杂，需要后续处理才能得到有用信息。 文章提出了一种创新的解决方案，即使用FPGA（现场可编程门阵列）实现的冲击信号处理芯片。这种芯片能实时分析和处理飞行器上的三通道冲击信号，将原始数据转换为关键参数如最大绝对冲击加速度响应谱，以及加速度计的零位、最大值和最小值。通过这种方法，可以大大压缩需传输的数据量，从而减轻遥测系统的传输负担。 最大绝对冲击加速度响应谱是评估冲击效应的重要指标，它通过改进的递归数字滤波法计算得出，该方法涉及冲击信号幅值、采样间隔、采样点数以及单自由度系统的固有频率和阻尼比等因素。计算这个响应谱能够揭示冲击对系统影响的程度，而无需传输完整的原始冲击波形数据。 文章展示了如何利用单片机与DSP技术结合FPGA设计出高效、低带宽需求的冲击信号处理系统，这对于优化飞行器遥测系统设计，提高数据处理效率，以及深入理解飞行器在复杂环境下的行为具有重要意义。