本文是一篇机械论文，该设计旨在为远程火箭弹的精密测量提供支持。它的目的是通过PCB的防干扰设计、设计独特的机械部分、以及实现电源的有效防干扰，以便能够有效地收集并处理各种不同的测量条件。由于该设计的设计非常精细，它能够适应各种恶劣的测量条件。
第一章 绪论
1.1课题研究的背景及意义
随着军事技术水平的不断提高，高技术武器装备日新月异，促使战争环境、作战方法、打击手段等发生了翻天覆地的改变[1]。在最近一年的俄乌冲突中，由美国军援给乌克兰的M142海玛斯（HIMARS）高机动多管火箭炮系统更是大放异彩，凭借极少的数量对俄军进行了大量精确打击。在此背景下，制导武器凭借其对目标的打击精度高，附带伤害小，弹药消耗少，成为了信息化战争中的主要作战装备。
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精确制导武器装备的研制是一个重要的系统工程，其中尤为重要的部分就是对精确制导弹药的各项性能参数的测试，通过各项精密的测试，可由检测出的性能参数判断精确制导武器是否达到设计要求，满足未来战争的需要。弹载数据记录仪作为对精确制导弹药进行测试的重要组成部分，发挥了至关重要的作用。数据记录仪的主要功能是实时采集、存储弹药在飞行过程中所产生的各项具有重大参考意义的数据，比如加速度信号、飞行速度、飞行姿态、弹体转速、抗冲击力以及弹药在飞行过程中各项电信号等研究开发人员密切关注的数据。在精确制导武器的弹药弹体回收之后，通过上位机软件对数据的读取，完成对精确制导武器全运行过程的分析[2]。
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1.2国内外相关技术研究现状
1.2.1国内研究现状
近些年来，随着制导武器蓬勃发展，以及电子技术、半导体技术迅猛发展，使得国内弹载数据记录仪如雨后春笋般迅速发展。
自上世纪50年代新中国成立以来，吴德雨教授等科学家便开始深入研究弹载记录仪，他们不断探索无线电技术、遥感观测系统和有线电技术，以满足航天遥测的需求[4]-[7]。
20世纪80年代早期，刘致安教授在其所撰写的《大规模集成电路与未来兵器遥测》一文中就展望了电子集成技术的发展，随着电子集成技术的发展，数据存储测试方法也在不断地更新与改进。这种技术的发展对数据存储测试方法做出了预测，即将实验数据存储在数字化媒介上，通过计算机进行分析和处理，以实现更精准的测试结果[8]。
在这种背景下，太原机械学院的研究人员在火箭弹扫雷弹道实验中开始使用存储测试技术。他们将实验数据记录在数字化媒介上，并利用计算机进行分析和处理。这种方法不仅提高了实验的精度，还大大减少了实验的时间和成本。
通过存储测试技术，太原机械学院的研究人员取得了大量宝贵的实验数据[9]。这些数据对于研究弹丸运动规律和弹道设计等方面都具有重要意义。同时，这种技术还可以应用于其他领域，如汽车碰撞测试、航空航天试验等。
太原机械学院的研究人员还开发了一种名为“中低膛压火炮全弹道弹丸运动加速曲线测试系统”的设备，该设备满足了大口径弹丸全弹道加速曲线的存储与测试功能。这种设备的研发不仅提高了实验的精度和效率，还为国防科研和军事工业的发展做出了贡献。
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第二章 总体方案设计原则及设计方案
2.1系统功能需求及技术指标
在火箭弹的发射过程中，需要实时地监测和记录各项参数，以便评估发射效果和进行后续的改进。而弹载数据记录仪就是一种专门用于记录火箭弹飞行过程中各项参数的设备，其重要性不言而喻。为了满足这一需求，设计了一种弹载存储系统，该系统由三部分组成，包括数据采集模块、存储模块和数据导出模块。这三个模块需要在统一管理下工作，以实现其相应功能。
系统功能需求包括数据以乒乓操作进行缓存、数据可以通过SATA接口导出、系统便于更新升级、设计研发周期短等。为了实现这些指标，设计人员采用了多种优化措施，包括采用高性能的芯片、优化数据传输算法、增加数据存储容量等。通过这些措施，成功地实现了弹载数据记录仪的设计，使其能够准确、快速地记录火箭弹飞行过程中的各项参数，并能够方便地导出数据进行分析和评估。
总的来说，弹载数据记录仪的设计对于火箭弹的发射和改进具有重要的意义，其技术指标的实现和优化措施的采用都是设计人员不断探索和创新的结果，展示了技术的进步和发展。
根据功能需求，确定本系统的技术指标如下：
（1）体积微型化
外形尺寸不得超过30mm×60mm、厚度不得超过10mm、重量不得超过500g。
（2）系统架构
本文提出了一种新的存储器系统，它采用了FPGA的架构，以提升系统的处理和控制能力。这样，FPGA就可以更好地处理复杂的数据，并且具有更多的接口，可以快速地输入大量的数据。
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2.2系统总体设计原则
优质的产品通常来自于其内部的系统。在开发一个完整的系统时，最重要的一步就是确定一个有效的方案。这个方案的效果将影响到系统的安全可靠、安全和功用。所以，在设计中，应该确保既符合要求，又确保功用的实效性，同时也要考虑内部结构的合理化。
弹载数据记录仪旨在提供高效、可靠的数据存储服务，它可以根据用户的需求，将数据写入存储，并在必要的时候加以分析，进而提高信息的可信度和准确度。为了实现这一目标，必须全面考虑系统的各个模块的功能设计，并且要求它们之间具备良好的兼容性，同时具备良好的外部环境适应能力，以确保回收的数据的完整性和准确度。在进行总体方案设计的过程中，要注意遵循以下四项基本原则。
2.2.1可实现功能性原则
在设计嵌入式系统电路时，应当充分利用自身的专业知识，以确保系统的可靠性和稳定性，并且在回收弹载记录仪后，能够有效地防止由于其他原因而导致的数据损失。
为了达到记录仪的功能，硬件电路工作的稳定性非常重要。因此，在设计时，仔细挑选了可靠的元件和合适的集成电路，以确保系统的正常运行。在电路完成工程设计之后，还使用测试装置对各个模块进行了严格的检查。
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第三章 系统硬件方案设计 .......................... 14
3.1 系统硬件芯片的选型 ................................. 14
3.1.1 FPGA芯片的选择 ..................... 14
3.1.2 缓存介质的选择 ................................... 16
第四章 系统软件方案设计 ............................ 33
4.1 FPGA概述 .............................................. 33
4.1.1 FPGA开发流程 ................................ 33
4.1.2 硬件描述语言HDL ........................... 34
第五章 系统功能性测试与可靠性分析 ..................... 48
5.1 实物展示 .............................. 48
5.2 缓存模块测试 ................................... 49
第五章 系统功能性测试与可靠性分析
5.1实物展示
本文所描述的弹载数据记录仪实物如图5-1、图5-2所示：
机械论文参考
可以看出，本文的弹载数据记录仪具有显著的优势：实现了尺寸非常紧凑，极大的节约了弹载设备的空间，扩展了弹载存储器的实用性。体积的减小意味着重量的减轻，使得被测弹有更加灵活的测试方式，提高了设备的空间利用率，增强了实用性。
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第六章 总结与展望
6.1总结
在这篇文章中，探讨如何改进当前的弹载数据记录系统。首先，深入分析该系统的总体架构，并进行系统的细节设计。接下来，通过系统的硬件与软件的协同工作，来构建一个能够同时具备快速采样、大容量存储空间以及良好的数据处理能力的FPGA 系统。
本文的弹载数据记录仪存储过程由FPGA芯片控制完成，方案充分利用了FPGA的并行处理能力，即在乒乓缓存的同时按顺序将数据存储进rS SD芯片中。实施过程的难点主要是DDR3芯片的乒乓存储以及在rS SD芯片中移植FAT32文件系统，通过大量研究探索不断完善，最终完成了DDR3芯片的乒乓缓存操作。经过深入研究和分析，成功地将rS SD中的FAT32文件系统移植到了该系统中，从而大大提高了数据管理的效率和便捷性。
该设计旨在为远程火箭弹的精密测量提供支持。它的目的是通过PCB的防干扰设计、设计独特的机械部分、以及实现电源的有效防干扰，以便能够有效地收集并处理各种不同的测量条件。由于该设计的设计非常精细，它能够适应各种恶劣的测量条件。
本文的主要成果包括三个方面：硬件设计、软件设计以及改造弹载数据记录仪。这些成果是为了解决远程火箭弹的数据采集需求而开发的。在硬件设计方面，提供了完整的解决方案，包括选型依据、电路原理图、模块测试和PCB电路板制作。在软件设计方面，根据系统的硬件设备和技术要求，进行接收发送模块、缓存模块、存储模块和文件管理系统的设计。还对弹载数据记录仪进行了全面改造，包括改善乒乓缓冲功能、提升数据的可靠性和可用性，并建立了一套有效的数据管理系统。
参考文献（略）