本文關鍵詞：基于北斗衛(wèi)星的小型水上航行器終端控制系統(tǒng)設計

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【摘要】：北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(Bei Dou Navigation Satellite System,BDS)是由中國自主研發(fā)生產制作的衛(wèi)星導航系統(tǒng),其目標定位為在全球范圍內能夠全天候給其終端用戶提供精度高并且可靠性高的定位服務、海陸空交通運輸導航服務以及準確的授時服務等。此外,北斗還兼具短報文通信的功能,此為中國北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)不同與其他現(xiàn)有的衛(wèi)星導航系統(tǒng)的一大特色。本論文研究的小型水上航行器終端控制系統(tǒng)除了實現(xiàn)運動控制之外,還有現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)采集及遠程目標定位并將實時數(shù)據(jù)與遠程監(jiān)控中心進行通信,因此,本論文將通過“北斗衛(wèi)星”的定位、導航、授時、短報文通信功能應用到小型水上航行器的終端控制系統(tǒng)中。終端控制系統(tǒng)的設計將從硬件層、系統(tǒng)驅動層、功能應用層三個層次進行。本論文主要工作如下:(1)終端控制系統(tǒng)底層硬件的設計小型水上航行器終端控制系統(tǒng)的底層硬件系統(tǒng)主機采用搭載了CPU為ARM9架構的S3C2440的開發(fā)板,板上應用的外圍器件設備主要有PWM時鐘模塊、串口通信模塊及Flash存儲模塊等,板外的數(shù)據(jù)采集模塊采用溫濕度傳感器DHT11及6軸慣性導航模塊,運動控制推進器采用增強版42步進電機結合直徑為10cm的螺旋槳,加上用于接入北斗衛(wèi)星的北斗終端構成了整個底層的硬件控制系統(tǒng)。(2)終端控制系統(tǒng)的系統(tǒng)驅動層設計終端控制系統(tǒng)的系統(tǒng)驅動層的設計分為3個部分,分別是啟動操作系統(tǒng)的Bootloader啟動程序U-Boot的修改、編譯及移植,基于ARM架構的嵌入式Linux內核的裁剪、編譯及移植,Linux系統(tǒng)啟動必需的根文件系統(tǒng)YAFFS2的移植。(3)終端控制系統(tǒng)的功能應用層設計小型水上航行器將實現(xiàn)船體的運動控制、現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)采集、北斗衛(wèi)星遠程定位及北斗數(shù)據(jù)通信的功能。本論文將對小型水上航行器終端要實現(xiàn)的功能在移植了Linux系統(tǒng)的環(huán)境下進行功能應用程序設計開發(fā),詳述各個功能模塊的實現(xiàn)原理。最后,本文對整個終端控制系統(tǒng)進行了實驗測試,驗證控制系統(tǒng)的可行性。
【關鍵詞】：北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng) 小型水上航行器 ARM嵌入式Linux移植 北斗衛(wèi)星定位 北斗數(shù)據(jù)通信
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U665.2;TN967.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 研究的背景與意義11
• 1.2 衛(wèi)星導航系統(tǒng)國內外研究狀況11-13
• 1.3 研究目的及內容13-14
• 1.4 論文架構及組織架構14-16
• 第2章 相關開發(fā)及應用技術背景16-22
• 2.1 北斗衛(wèi)星系統(tǒng)工作原理介紹16-18
• 2.2 嵌入式Linux系統(tǒng)18-21
• 2.2.1 嵌入式Linux系統(tǒng)介紹18-20
• 2.2.2 Linux系統(tǒng)的啟動流程20-21
• 2.3 本章小結21-22
• 第3章 控制終端底層硬件系統(tǒng)設計22-34
• 3.1 終端硬件控制系統(tǒng)描述22-27
• 3.1.1 硬件系統(tǒng)框架22-23
• 3.1.2 硬件模塊介紹23-27
• 3.2 功能模塊工作原理27-33
• 3.2.1 推進器驅動模塊27-29
• 3.2.2 數(shù)據(jù)采集傳感器29-33
• 3.3 本章小結33-34
• 第4章 控制終端系統(tǒng)環(huán)境搭建34-48
• 4.1 系統(tǒng)啟動程序U-boot的移植34-38
• 4.1.1 U-Boot的啟動原理34
• 4.1.2 U-Boot的配置及移植過程34-38
• 4.2 嵌入式Linux內核移植38-43
• 4.2.1 Linux內核結構38-39
• 4.2.2 Linux內核配置步驟39-43
• 4.3 移植YAFFS2文件系統(tǒng)43-47
• 4.4 本章小結47-48
• 第5章 控制終端應用程序開發(fā)48-67
• 5.1 串口通信程序開發(fā)48-50
• 5.2 小型水上航行器運動控制程序開發(fā)50-53
• 5.3 傳感器數(shù)據(jù)采集程序開發(fā)53-58
• 5.3.1 DHT11溫濕度數(shù)據(jù)采集53-56
• 5.3.2 6 軸慣導模塊MPU6050數(shù)據(jù)采集56-58
• 5.4 北斗數(shù)據(jù)通信的應用58-66
• 5.4.1 北斗終端數(shù)據(jù)通信接口協(xié)議58
• 5.4.2 北斗終端接口定義58-59
• 5.4.3 接口數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議59-61
• 5.4.4 北斗短報文通信策略61-63
• 5.4.5 北斗通信程序設計63-66
• 5.5 本章小結66-67
• 第6章 系統(tǒng)測試及運行情況67-71
• 6.1 系統(tǒng)測試目的67
• 6.2 系統(tǒng)測試的條件67
• 6.3 系統(tǒng)測試結果67-70
• 6.3.1 Linux系統(tǒng)移植測試效果67-68
• 6.3.2 小型水上航行器運動控制測試效果68-69
• 6.3.4 北斗終端定位及數(shù)據(jù)通信測試效果69-70
• 6.4 本章小結70-71
• 結論71-72
• 參考文獻72-76
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果76-77
• 致謝77

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本文編號：889591