基于LED的星载光无线CAN通信系统研究

发布时间：2017-09-17 08:35

  本文关键词：基于LED的星载光无线CAN通信系统研究

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【摘要】：航天器内部相关设备间实现测控、数据信号传输的电缆非常繁杂,大量的通信电缆不仅增加了航天器重量,使得有效载荷总重量占比降低,同时也加大了总装集成工作的难度。另外,某些特定的设备如处于移动状态的机构,也需要这种无线方式的连接,以和系统实现互联。CAN协议具有极高的可靠性、灵活性和卓越的实时性等优点,它是一种对等式、现场、串行总线通信协议,支持多主机,能有效的支持具有很高安全等级的分布实时控制系统,CAN协议比MIL-STD-1553B协议更加简单,已经广泛应用于航天任务中。文章描述了一种利用LED光通信代替传统导线进行星载数据传输的星载光无线CAN通信系统。所实现系统在器件选用、功耗等方面尽可能考虑了在轨应用可行性。实验结果表明,所实现基于LED的星载光无线CAN通信系统,在通过漫反射方式进行无线光通信且通信设备间距离为0.5m时,数据传输速率最高可达100Kbps。本文主要包括以下内容:1基于LED的星载光无线通信和地面光无线通信的发展调研。2星载光无线CAN通信方案的说明,包括星载CAN通信协议、光路分析及调制方案的制定。3星载光无线通信系统的系统设计,主要包括系统设计、关键器件选型情况的说明及软硬件设计。4星载光无线CAN通信系统验证。5结论与展望,对星载光无线通信系统进行总结,对下一步工作进行展望。
【关键词】：LED 光无线通信 CAN总线 星载
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V443.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 研究背景与意义12-15
• 1.2 国外研究进展15-19
• 1.2.1 星载LED光无线通信的发展15-18
• 1.2.2 地面LED光无线通信的发展18-19
• 1.3 国内研究进展19-21
• 1.3.1 星载LED光无线通信的发展19-20
• 1.3.2 地面LED光无线通信的发展20-21
• 1.4 本文主要的研究内容21-24
• 第2章 星载光无线CAN通信方案介绍24-46
• 2.1 CAN协议介绍24-36
• 2.1.1 CAN协议历史及标准24-25
• 2.1.2 CAN物理层概述25-31
• 2.1.3 CAN数据链路层概述31-35
• 2.1.4 CAN应用层概述35-36
• 2.2 CAN协议在星载光无线通信中实现方案36-39
• 2.2.1 星载光无线CAN收发器实现36-38
• 2.2.2 星载CAN位表示及仲裁38-39
• 2.3 光无线通信系统光路分析39-43
• 2.3.1 光无线通信链路39
• 2.3.2 光无线通信链路计算39-43
• 2.4 光无线通信系统调制方式43-45
• 2.4.1 非归零开关键控（OOK-NRZ）43
• 2.4.2 归零开关键控（OOK-RZ）43-44
• 2.4.3 脉冲位置调制（PPM）44-45
• 2.4.4 调制方案45
• 2.5 本章小结45-46
• 第3章 星载光无线CAN通信系统设计46-72
• 3.1 系统设计46-48
• 3.2 关键器件选型说明48-61
• 3.2.1 LED选型48-52
• 3.2.2 PD选型52-56
• 3.2.3 其它芯片选型56-61
• 3.3 硬件设计61-64
• 3.3.1 光发送电路设计61
• 3.3.2 光接收电路设计61-62
• 3.3.3 系统电源设计62
• 3.3.4 JTAG电路设计62-64
• 3.4 MCU程序设计64-67
• 3.4.1 CAN控制器64-65
• 3.4.2 设计思想65-66
• 3.4.3 初始化设置66-67
• 3.5 FPGA程序设计67-71
• 3.5.1 调制程序设计68-69
• 3.5.2 解调程序设计69-70
• 3.5.3 程序仿真验证70-71
• 3.6 本章小结71-72
• 第4章 星载光无线CAN通信系统调试及试验验证72-78
• 4.1 程序正确性验证72-73
• 4.1.1 MCU程序验证72
• 4.1.2 FPGA程序验证72-73
• 4.2 光收/发电路功能验证73-75
• 4.2.1 光发送电路73-74
• 4.2.2 光接收电路74-75
• 4.3 数据传输75-76
• 4.4 本章小结76-78
• 第5章 结论与展望78-80
• 5.1 课题总结78
• 5.2 课题展望78-80
• 攻读硕士期间发表的论文80-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 胡国永;陈长缨;陈振强;;白光LED照明光源用作室内无线通信研究[J];光通信技术;2006年07期

2 陶志刚;李晴;;小卫星星载CAN总线的应用层传输方法研究[J];航天器工程;2011年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 杨亚克;便携式车辆CAN分析仪设计[D];武汉理工大学;2008年

2 杜志波;基于USB接口的CAN总线数据分析器的研究与实现[D];华中科技大学;2007年

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本文编号：868405