【硕士论文】基于DSP和FPGA的全姿态指示器填充算法研究及硬件实现技术.pdf

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1、南京航空航天大学硕士学位论文基于DSP和FPGA的全姿态指示器填充算法研究及硬件实现技术姓名：李雷鸣申请学位级别：硕士专业：测试计量技术及仪器指导教师：张焕春20040201摘要全姿态指示器是飞机座舱综合图形显示系统中的一种重要且最为耗时的画面。在保证全姿态指示器画面填充质量的基础上如何提高画面生成速度一直是研究的重点，同时也是一个难点。本文从全姿态指示器的填充算法和硬件结构设计两方面同时着手，旨在全面提高图形生成速度。在填充算法上提出了扫描线种子填充算法和数学形态学种子填充算法。在其算法实现上使用DSP平台进行了两种算法的软件调

2、试。在硬件实现上特别是针对数学形态学种子填充算法提出了DSP+FPGA综合实现方案，明显提高了图形生成速度，很好地解决了填充实时性难题。关键词：全姿态指示器；填充算法；数学形态学；膨胀；FPGAAbstractFillingtheskyandgroundregionwithintheattitudeindicatorofanaircraftelectronicflightinstrumentsystem(EFIS)isahighlytime—consumingjob．Howtoacceleratethepicturegenerat

3、ionprocesswithoutunderminingthefillingqualityhasbeenafocusaswellasadifficuItyoftheresearch．Thispaperdealswithattitudeindicator’Sfillingalgorithmsaswellashardwarestructure．withthepurposeoffullyacceleratingthepicturegenerationprocessForthefillingalgorithms，thispaperhasp

4、resentedascanningseedsfillingalgorithmandamathematicalmorphologyseedsfillingalgorithm．ThesoftwareimplementationofthetwoalgorithmsisbasedonaDSPplatformandasforthehardwareimplementation，aDSP十FPGAscheme，specificallydesignedagainstthemathematicalmorphologyseedsfiilingalgo

5、rithm，hasbeenpresented．Ithasgreatlyacceleratedthegraphicaldisplayspeedandhence．welIsolvesthereal—timefillingissueKeywords：attitudeindicator：fillingalgorithm；mathematicalmorphology；dilate；FPGA2南京航空航天大学硕士学位论文第一章绪论1．1航空显示系统发展随着现代飞机技术的发展，飞机性能的日益提高，飞行员要汲取的信息越来越多，为了让飞行员准确清楚

6、地了解飞行信息，过去的办法是增加仪表的数量。仪表数量的增加，使座舱仪表板上的仪表密密麻麻、显得拥挤不堪。飞行员在执行繁忙的飞行任务时，只能不断地扫视与搜索那些与当时操纵飞机最关紧要的参数，进行研读与综合。显然，这对于飞行员来说是个沉重的负担，尤其是处于某些紧张的飞行状态下，例如进场着陆、武器瞄准及地形跟踪等，这时飞行员既要注视仪表读数，又要观察外景实况，往往出现难以应付的局面，甚至会造成飞行事故。为了给飞行员最直观的显示信息，要求尽可能地用图形显示来代替传统的座舱仪表。上世纪六十年代后，随着CRT(Cathode．RayTube阴

7、极射线管)进入飞机座舱，舱内图形显示开始取代某些机电仪表。图形显示方式的采用，使得一些复杂的飞行状况变得一目了然，显示方式变得直观、方便和灵活。至此，舱内图形显示开始占据越来越重要的位置。到七十年代中期后，人们研制出一种电子化、数字化的综合显示仪表平视仪，让所有需要显示的数据或消息出现在飞行员平视方向的前方(透过风挡玻璃)，被认为是近代战斗机所不可缺少的航空电子装备之一。综合显示通常是指：在进行某种状态的飞行时，驾驶员可以在有限的视域内依靠一个或几个显示器，及时地获得为了解与操纵飞机各个部分所必要而充分的信息。综合显示器按时分制显

8、示信息，即显示信息是按时间进行分配，在同一空间的不同时间能够显示或传递不同的信息。如在起飞或进场着陆或超低空飞行时，飞行员应从低空测量性能较好的无线电高度表获得真实高度信息；而在高空巡航阶段，飞行员则是从大气数据系统获得气压高度信息。传统的仪表板采