基于zynq-7000的星图识别系统的设计与实现

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1、中文图书分类号：TP391密级：公开UDC：39学校代码：10005工程硕士学位论文M.E.DISSERTATION论文题目：基于Zynq-7000的星图识别系统的设计与实现论文作者：赵树新领域：电子与通信工程指导教师：吴强副教授论文提交日期：2016年6月UDC：39学校代码：10005中文图书分类号：TP391学号：S201302205密级：公开北京工业大学硕士专业学位论文（全日制）题目：基于Zynq-7000的星图识别系统的设计与实现英文题目：THESTARRECOGNITIONSYSTEMDESIGNBASEDONTHEZYNQ-7000论文

2、作者：赵树新学科：电子与通信工程研究方向：DSP与嵌入式系统申请学位：工程硕士专业学位指导教师：吴强副教授所在单位：电子信息与控制工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：赵树新日期：2016年6月17日关于论文

3、使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：赵树新日期：2016年6月17日导师签名：吴强日期：2016年6月17日摘要摘要星敏感器是一种高精度高姿态的天文观测相机。从传统的CCD星敏感器到目前流行的CMOS星敏感器，它们作为导航定姿的重要部件，在航空、航天飞行器的姿态测量和控制系统中发挥着关键作用。星图识别是天文定位的基础，星图识别的完成可以得到一定数量恒

4、星的CCD平面坐标，以及对应的天球坐标，可以建立两个坐标系之间的传递函数，从而确定目标的天文位置。本文着重于研究星敏感器在Zynq-7000平台的设计与实现，构建了新型的星图识别系统。和以往的DSP+FPGA架构的星图识别系统相比，本系统体积小，效率高，设计新颖，扩展性强，为以后的星图识别系统开发奠定了基础。根据Zynq-7000SoC平台的特点，利用软硬件协同设计的方法，在Vivado2015.2+SDK开发环境下进行系统的开发。使用ARM控制整个系统运行，将星图的预处理部分放在PL部分实现，预处理完成以后PL通过AHB总线将可疑星点的行坐标、列坐

5、标和灰度值发送给PS，最后PS再将星点信息发送给上位机进行显示。另外，本系统通过1553B总线建立起上位机和Zynq-7000的通信桥梁，一方面上位机可以通过发送指令实现对Zynq-7000的控制，另一方面它还可以读取星图识别的结果。另外，上位机可以通过1553B总线将程序代码上传到Zynq-7000的DDR3SDRAM中，再通过下发烧写指令实现程序的烧写和引导。本文主要研究实现了以下内容：1)针对传统的DSP+FPGA架构的星图识别系统推陈出新，提出了基于Zynq-7000平台的星图识别系统，解决了传统星图识别系统体积大，功耗大，扩展性差等问题；2

6、)PL部分实现单点去噪和高斯滤波预处理算法，PS部分实现连通域分析，灰度质心计算等星图识别处理算法，解决以往星图识别系统处理效率低的问题；3)利用AXI-HP高性能总线将PL部分预处理后的图像数据通过AXIDMA软核直接传送到DDR3SDRAM中，解决了FPGA内部存储器资源不足的问题；4)采用AHB内部总线搭建PS与PL通信桥梁，解决了以往FPGA和DSP之间通信存在的接口复杂，协议复杂的问题；5)上位机与星敏感器通过1553总线进行通信，实现了程序的在线更新和烧写功能，解决了传统DSP程序烧写麻烦的问题；关键词：星图识别；Zynq-7000；PL

7、；PS；1553BIAbstractAbstractAsanimportantpartofspaceflightinstrument,astronomy-cameraisproducedanddevelopedbymanycountries.star-sensitivecameraisanhigh-precisionandhigh-gestureastronomy-camera.star-sensitivecameragothroughthreegeneration,andfromtraditionalCCDstar-sensitivecamerat

8、opopularCMOSstar-sensitivecamera,theyareimportantparts