GPS测姿仪辅助“动中通”卫星通信地球站跟踪系统软件研究与设计

发布时间：2017-09-30 23:18

  本文关键词：GPS测姿仪辅助“动中通”卫星通信地球站跟踪系统软件研究与设计

  更多相关文章： 动中通 坐标转换 跟踪系统 PID自动控制算法 GPS测姿仪

【摘要】：“动中通”作为移动卫星通信系统的组成部分正发挥着重要作用,在面对自然灾害和突发事件的时候,传统的通信方式容易遭到破坏而无法正常工作,而“动中通”系统因其机动灵活、反应快速、组网方便等优点可快速提供通信支援。本文以车载“动中通”为研究对象,在实际使用中,载体的运动会使天线的指向发生变化,系统通过传感器感知载体的运动姿态和运动趋势,经过坐标转换并计算得到天线的偏差角度,通过控制电机调整天线的指向,使天线始终对准目标卫星,从而提供稳定的通信服务。本文旨在设计“动中通”跟踪系统的软件部分,着重研究跟踪系统软件设计中的五大关键技术,如采用PWM技术精确地控制直流电机；对画框搜索进行改进使搜星效率得到提高；通过对PID自动控制算法的研究与运用使系统随动性能明显改善等。另外对于电子罗盘采集载体航向角时存在较大偏差这一缺点,本系统改用GPS测姿仪获取载体的姿态信息,使得调整天线的指向时更加准确。目前,经过对跟踪软件中关键技术的解决与改进,本系统在三维运动模拟仪测试环境下已取得良好的测试效果,实现了快速对星和稳定跟踪的目标。接下来需要将该系统安装到车体上,在实际环境中进一步对系统进行测试与完善。
【关键词】：动中通 坐标转换 跟踪系统 PID自动控制算法 GPS测姿仪
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN927.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 课题研究背景8-9
• 1.2 国内外发展现状及研究意义9
• 1.3 论文内容安排9-11
• 第二章 “动中通”地球站系统相关原理11-19
• 2.1 卫星通信系统概述11-14
• 2.1.1 卫星通信系统组成11-12
• 2.1.2 卫星通信系统的工作过程12-14
• 2.2 “动中通”地球站天线对星的数学模型14-18
• 2.2.1 坐标系模型14-16
• 2.2.2 天线对星参数16-18
• 2.3 本章小结18-19
• 第三章 “动中通”地球站系统总体设计19-34
• 3.1 地球站系统总体组成19-20
• 3.2 信号收发系统20-23
• 3.2.1 天线20
• 3.2.2 馈源20-21
• 3.2.3 正交模变换器21
• 3.2.4 低噪声下变频器21-22
• 3.2.5 功分器22
• 3.2.6 卫星调制解调器22-23
• 3.2.7 上变频功率放大器23
• 3.3 伺服系统23-33
• 3.3.1 电机及电机驱动24-25
• 3.3.2 主控制器25-26
• 3.3.3 存储器26
• 3.3.4 传感器26-29
• 3.3.5 GPS测姿仪与电子罗盘29-33
• 3.4 监控系统33
• 3.5 本章小结33-34
• 第四章 跟踪系统软件设计中的关键技术34-52
• 4.1 无刷直流电机的精确控制34-37
• 4.1.1 PWM精确控制电机的原理34-35
• 4.1.2 精确控制电机的实现35-37
• 4.2 自动搜星算法37-41
• 4.2.1 “十”字搜星法38-39
• 4.2.2 画框搜索算法39
• 4.2.3 两种搜星算法的比较39-40
• 4.2.4 画框算法的改进40-41
• 4.3 自动跟踪算法41-45
• 4.3.1 几种常见的跟踪算法41-43
• 4.3.2 圆锥扫描算法的关键技术43-45
• 4.4 稳定补偿算法45-46
• 4.4.1 三轴陀螺稳定系统45
• 4.4.2 捷联式稳定系统45
• 4.4.3 本系统中的稳定补偿45-46
• 4.5 PID控制算法的应用46-51
• 4.5.1 PID控制算法的原理46-50
• 4.5.2 本系统中的PID控制算法应用50-51
• 4.6 本章小结51-52
• 第五章 跟踪系统软件设计与实现52-63
• 5.1 软件开发环境与要求52-53
• 5.1.1 软件开发环境介绍52
• 5.1.2 软件开发要求52-53
• 5.2 系统软件设计53
• 5.3 系统初始化53-55
• 5.3.1 单片机初始化配置54-55
• 5.3.2 外部存储器的配置55
• 5.4 扫描跟踪程序设计55-59
• 5.4.1 天线初始化56-57
• 5.4.2 天线进入搜星状态57-58
• 5.4.3 天线进入跟踪状态58-59
• 5.5 中断处理程序59-62
• 5.5.1 外部中断0处理程序59-60
• 5.5.2 串口0中断处理程序60-61
• 5.5.3 定时器0溢出中断程序61-62
• 5.6 本章小结62-63
• 第六章 “动中通”卫星通信地球站系统性能测试63-74
• 6.1 测试环境63-65
• 6.2 系统性能测试与分析65-73
• 6.2.1 测试结果66-73
• 6.2.2 测试结果比较与分析73
• 6.3 本章小结73-74
• 第七章 总结与展望74-75
• 参考文献75-77
• 附录1 程序清单77-80
• 附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文80-81
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目81-82
• 致谢82

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本文编号：950987