FPGA的傾斜角測量系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)的開題報(bào)告

基于PSD/FPGA的傾斜角測量系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)的開題報(bào)告一、研究背景傾斜角度的測量在工程測量、航空航天、地質(zhì)勘察、城市規(guī)劃等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。目前市面上的傾斜角測量儀器多采用MEMS（微機(jī)械系統(tǒng)）技術(shù)實(shí)現(xiàn)，但其精度和穩(wěn)定性有一定限制。因此，基于PSD/FPGA技術(shù)的傾斜角測量系統(tǒng)成為本研究的新方向。二、研究內(nèi)容及目標(biāo)本研究旨在設(shè)計(jì)一種基于PSD/FPGA的傾斜角測量系統(tǒng)，具有高精度、高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。具體研究內(nèi)容包括：1.建立傾斜角度的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)傾斜角度的數(shù)據(jù)采集電路；2.設(shè)計(jì)PSD信號(hào)處理電路，獲取光強(qiáng)信號(hào)；3.實(shí)現(xiàn)FPGA的數(shù)據(jù)處理及算法；4.通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)的可行性和效果。三、研究方案及方法1.傾斜角度的數(shù)學(xué)模型考慮利用加速計(jì)和Gyro傳感器的輸出信號(hào)，建立傾斜角度的數(shù)學(xué)模型。2.數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)AD轉(zhuǎn)換器及防抖電路，將傾斜角度變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。3.PSD信號(hào)處理電路選擇高精度PSD傳感器，設(shè)計(jì)前置放大電路和濾波電路，并利用A/D轉(zhuǎn)換器將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便于后續(xù)數(shù)據(jù)處理。4.FPGA數(shù)據(jù)處理及算法通過對采集到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，利用特定算法計(jì)算出傾斜角度，并在FPGA中進(jìn)行運(yùn)算處理，輸出傾斜角度數(shù)據(jù)。5.系統(tǒng)測試完成系統(tǒng)的硬件搭建及軟件編程后，進(jìn)行系統(tǒng)測試并進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。四、預(yù)期成果及意義1.實(shí)現(xiàn)基于PSD/FPGA的傾斜角測量系統(tǒng)，具有高精度與高穩(wěn)定性；2.提高傾斜角測量技術(shù)的精度和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)更加精確的傾斜角度測量；3.為相關(guān)領(lǐng)域的工程測量、航空航天、城市規(guī)劃等提供新的技術(shù)應(yīng)用方向。五、研究進(jìn)度計(jì)劃本研究計(jì)劃歷時(shí)一年完成，具體進(jìn)度計(jì)劃如下：第一季度：研究背景及現(xiàn)階段研究情況，確定研究方向、研究內(nèi)容及目標(biāo)；第二季度：建立傾斜角度的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集電路；第三季度：設(shè)計(jì)PSD信號(hào)處理電路及濾波電路；第四季度：利用FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及算法實(shí)現(xiàn)；第五季度：系統(tǒng)硬件搭建，完成軟件編程；第六季度：系統(tǒng)測試及性能評(píng)價(jià)。六、主要參考文獻(xiàn)1.張中平.光電測量技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:物理學(xué)報(bào)，2008.2.王愛君.地磁測量技術(shù)研究及應(yīng)用[D].北京:中國地質(zhì)大學(xué)，