本文關(guān)鍵詞：基于C8051F120的船載衛(wèi)星通信自動跟蹤控制硬件系統(tǒng)的研發(fā)與應用

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【摘要】：當今時代是高速發(fā)展的信息化社會,人們對通信越來越依賴,自然而然通信方式也就變得尤為重要。在多種多樣的通信中,衛(wèi)星通信以它自有的獨特優(yōu)勢一直占據(jù)重要位置,例如衛(wèi)星通信不受地域限制,通信容量大又靈活。國內(nèi)現(xiàn)在多數(shù)為固定站衛(wèi)星通信并且其技術(shù)也日漸成熟,不能滿足運動中的實時通信交互,特別是世界上海洋面積又占總面試的百分之七十左右,基站無法建立,地理因素阻礙了與外界通信,使?jié)O民生活和軍事任務(wù)都更加困難。由此迫切需要穩(wěn)健的船載衛(wèi)星通信系統(tǒng)。本文研究三軸隨動的船用移動衛(wèi)星通信地球站,該系統(tǒng)可保證在船體運動中的實時對星通信。本文在閱讀大量的文獻的基礎(chǔ)上,在現(xiàn)有不成熟的船載“動中通”系統(tǒng)上進行改進,研究內(nèi)容為船載“動中通”通信地球站的硬件設(shè)計,主要包括硬件的選型、電路圖的設(shè)計、與硬件配置相關(guān)的部分軟件設(shè)計及控制原理。本設(shè)計的船載系統(tǒng)由伺服控制分系統(tǒng)、天饋分系統(tǒng)及監(jiān)控分系統(tǒng)三部分組成。伺服控制分系統(tǒng)負責處理傳感器數(shù)據(jù)并控制電機轉(zhuǎn)動以保證實時對星通信,天饋分系統(tǒng)負責信號的收發(fā),監(jiān)控分系統(tǒng)負責設(shè)置天線參數(shù)并實時監(jiān)控天線狀態(tài)。在硬件的選型上,本系統(tǒng)選擇了GPS獲取三軸的絕對地理坐標,配以采用電子羅盤測量三軸理論角度,加上采用三軸陀螺儀測量三軸的瞬時速度來達到快速補償?shù)哪康?可使整個隨動系統(tǒng)更為精準快速。為克服因海浪的運動對船體的干擾,采用PID算法作為本系統(tǒng)的控制算法,將實際測得的陀螺儀的值作積分得到誤差角度值,并將誤差角度值作為PID控制的輸入,得到電機的控制量以驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動,以使船體在運動中始終對準衛(wèi)星,實現(xiàn)實時通信。本船載系統(tǒng)在三維運動模擬儀測試環(huán)境下已能實現(xiàn)準確對星及通信。下一步需要將船載系統(tǒng)安裝到船艦上在真實的環(huán)境下考驗,方便進行后續(xù)的量產(chǎn)工作。
【關(guān)鍵詞】：船載“動中通” 伺服控制 三軸陀螺儀 PID控制算法
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U665.2;TN927.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 課題研究背景9
• 1.2 課題研究意義9-10
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.4 論文內(nèi)容安排12-13
• 第二章 船載系統(tǒng)相關(guān)原理介紹13-19
• 2.1 坐標系的建立13-15
• 2.1.1 地心坐標系13-14
• 2.1.2 地理坐標系14
• 2.1.3 載體坐標系14
• 2.1.4 三個坐標系的相互轉(zhuǎn)化14-15
• 2.2 移動通信地球站對星理論角度的計算15-17
• 2.3 衛(wèi)星通信系統(tǒng)及原理17-18
• 2.4 本章小結(jié)18-19
• 第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計19-43
• 3.1 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計19-21
• 3.2 跟蹤系統(tǒng)組成21-22
• 3.3 系統(tǒng)硬件組成22-42
• 3.3.1 天饋分系統(tǒng)22-23
• 3.3.2 收發(fā)分系統(tǒng)23-26
• 3.3.3 伺服分系統(tǒng)26-38
• 3.3.4 監(jiān)控分系統(tǒng)38-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 系統(tǒng)模塊設(shè)計43-65
• 4.1 跟蹤系統(tǒng)模塊設(shè)計43-56
• 4.1.1 處理器模塊44-46
• 4.1.2 電源模塊46-48
• 4.1.3 衛(wèi)星信號采集模塊48-49
• 4.1.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊49-50
• 4.1.5 存儲模塊50-51
• 4.1.6 電機驅(qū)動模塊51-52
• 4.1.7 串口通信模塊52-56
• 4.2 上位機模塊設(shè)計56-63
• 4.2.1 處理器模塊56-59
• 4.2.2 電源模塊59-60
• 4.2.3 按鍵與顯示模塊60-62
• 4.2.4 信標機及其控制模塊62-63
• 4.3 上下位機通信63-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第五章 跟蹤系統(tǒng)的改進與關(guān)鍵技術(shù)65-72
• 5.1 跟蹤系統(tǒng)的改進65
• 5.2 跟蹤系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)65-70
• 5.2.1 天線跟蹤技術(shù)65-68
• 5.2.2 PID控制技術(shù)68-70
• 5.3 跟蹤系統(tǒng)常見難點克服70-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 第六章 船載系統(tǒng)測試72-80
• 6.1 測試環(huán)境72-75
• 6.2 系統(tǒng)性能測試與分析75-79
• 6.2.1 監(jiān)控測試75-77
• 6.2.2 仿真平臺測試77-79
• 6.2.3 測試結(jié)果分析79
• 6.3 本章小結(jié)79-80
• 第七章 總結(jié)與展望80-81
• 參考文獻81-83
• 附錄1 程序清單83-89
• 附錄2 攻讀碩士學位期間參加的科研項目89-90
• 致謝90

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本文編號：681105