海事卫星移动终端天线跟踪系统的构建

论文摘要

近年来海事卫星宽带上网业务（BAGN）的推出使我们看到研究海事卫星移动终端天线跟踪系统的意义和广阔的市场前景。课题在分析海事卫星系统工作特点的基础上,重点研究天线跟踪系统。本文结合国外几大公司的卫星终端产品,总结了当前可行的天线自动跟踪的方法,将跟踪系统分成自动跟踪和稳定补偿两大部分研究。论文在分析比较了五种自动跟踪方法的优缺点后,提出了最优的跟踪方案,并选择了安装方便,造价低廉,性能优越的捷联式惯性稳定补偿方案。在具体系统实现中,分析了丹麦TT公司的F33终端设备,研究了其跟踪系统的硬件结构,工作原理和存在的问题,参照其系统组成将本系统分成两部分完成:硬件和软件。本文以硬件设计为主,将系统硬件分成若干模块进行设计、实现,选择TI公司的TMS320F2812DSP作为处理器,用于步进电机的控制,陀螺传感器,加速度传感器和GPS信号的采集与处理,自动跟踪和稳定补偿算法的实现。在弄清各部分原理的基础上,选择合适的器件,绘制相应的原理图,制做PCB板,编写测试软件,调试整个硬件电路,最终形成了一个可行的硬件平台。为了更合理利用系统各种资源,提高实时性,软件抛弃了传统的前后台设计方法,选择了当前比较流行的嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ。在详细研究软硬件的基础上,成功地进行了μC/OS-Ⅱ在F2812上的移植,为应用软件的编写搭建了平台,缩短了开发周期,方便系统的升级和维护。本课题完成了海事卫星移动终端天线跟踪系统的构建,形成了一个较完整的跟踪系统雏形,为进一步研究成熟的跟踪产品,实现海事卫星移动终端国产化打下了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状及意义
• 1.3 研究内容
• 第2章 整体系统构建
• 2.1 自动跟踪方案选择
• 2.2 稳定补偿方案选择
• 2.3 硬件平台构建
• 2.3.1 传感器模块
• 2.3.2 伺服系统
• 2.3.3 GPS接收机
• 2.3.4 中央处理器
• 2.4 软件平台构建
• 2.4.1 前/后台系统
• 2.4.2 嵌入式操作系统
• 2.4.3 软件方案选择
• 第3章 系统硬件设计
• 3.1 系统基本硬件框图
• 3.2 处理器电路设计
• 3.2.1 处理器选择
• 3.2.2 处理器外围电路设计
• 3.3 电源设计
• 3.4 伺服系统设计
• 3.5 传感器电路设计
• 3.5.1 陀螺传感器
• 3.5.2 加速传感器
• 3.5.3 温度传感器
• 3.5.4 光电传感器
• 3.6 串口设计
• 3.6.1 通信串口
• 3.6.2 GPS串口
• 3.6.3 测试用扩展串口
• 3.7 存储器扩展
• 3.7.1 TMS320F2812存储器分析
• 3.7.2 外扩SRAM
• 3.7.3 外扩EEPROM
• 3.8 系统引导
• 3.9 印制电路板设计
• 3.9.1 电源质量与分配
• 3.9.2 布线注意事项
• 3.9.3 设计技巧
• 第4章 系统软件平台设计
• 4.1 μC/OS-II实时多任务操作系统
• 4.1.1 实时操作系统几个重要概念
• 4.1.2 μC/OS-II实时操作系统特点
• 4.2 μC/OS-II在TMS320F2812上的移植
• 4.2.1 μC/OS-II移植的条件
• 4.2.2 μC/OS-II移植细节
• 第5章 结论
• 5.1 完成工作
• 5.2 进一步工作展望
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历