远程短波发射系统设计与实现

发布时间：2017-10-24 14:27

  本文关键词：远程短波发射系统设计与实现

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【摘要】：短波通信是一种历史悠久的无线电通信方式,短波通信设备体积小可实现定点和移动通信,建设费用与维护费用都比较低,在中远程军事通信领域具有重要的战略地位。短波通信中发射天线需要建立在开阔场地,传统短波发射台站与发射天线最多只能相隔数百米,很容易暴露发射台站位置从而对其安全带来威胁。因此,研究设计一种远程短波发射系统,在远离发射天线的情况下,能够实现数据远程发射,并能够远程监测发射机工作状态以及远程设置其发射参数,对于短波通信的应用具有重要意义和实用价值。本文首先综述相关技术发展现状,对系统进行需求分析,给出了远程短波发射系统总体设计方案,并对所涉及的关键技术进行基本的原理分析。系统由控制单元和发射单元两部分组成,发射单元位于发射天线附近；控制单元与发射单元通过以太网互联,并基于Modbus/TCP协议实现对发射单元的远程监控；控制单元完成待发射数据的采集,利用FFmpeg进行编码后基于UDP协议发送给发射单元,发射单元完成数据解码、信号转换和调制输出,实现数据的远程发射。接着根据系统总体设计方案,完成系统硬件平台搭建,并详细阐述各模块功能及其工作原理。然后给出系统软件开发环境,介绍了系统软件总体设计,对网络通信模块和音频数据处理模块的开发进行重点阐述,同时对其它功能模块的实现也进行了详细说明。最后对系统整体进行功能测试,给出测试内容,构建相应的测试系统平台并记录分析结果。远程短波发射系统的功能测试结果表明,该系统设计思路正确,方案可行,给短波通信发射台站与发射天线远距离工作提供了一种新方法。同时发射单元按照标准Modbus协议设计,为基于以太网进行短波协同通信提供了技术基础。
【关键词】：短波通信 远程监控 Modbus/TCP FFmpeg
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 研究背景和意义14-15
• 1.2 短波发射机的发展现状15-17
• 1.3 基于FFmpeg的音频编解码技术的研究现状17-18
• 1.4 基于Modbus/TCP的远程监控系统的研究现状18-20
• 1.4.1 远程监控技术的发展现状18-19
• 1.4.2 Modbus/TCP通信协议的发展现状19
• 1.4.3 基于Modbus/TCP的远程监控系统的研究现状19-20
• 1.5 论文研究内容20-22
• 第二章 系统总方案设计及相关技术22-34
• 2.1 系统功能需求分析22-23
• 2.2 系统总体设计23-25
• 2.2.1 控制单元总体设计23-24
• 2.2.2 发射单元总体设计24-25
• 2.3 网络通信协议及实现技术25-30
• 2.3.1 TCP/IP协议26-27
• 2.3.2 Modbus/TCP 协议27-28
• 2.3.3 Boost.Asio28-30
• 2.4 Linux音频信号处理技术30-32
• 2.4.1 音频信号30
• 2.4.2 ALSA30-31
• 2.4.3 FFmpeg31-32
• 2.5 小结32-34
• 第三章 系统硬件平台搭建34-44
• 3.1 核心控制模块34-40
• 3.1.1 主控板34-36
• 3.1.2 I/O通信控制板36-39
• 3.1.3 电源控制与环境采集板39-40
• 3.2 核心发射模块40-43
• 3.2.1 数字激励器40-41
• 3.2.2 功率放大器41-42
• 3.2.3 智能自动天调42-43
• 3.3 小结43-44
• 第四章 系统软件设计与实现44-72
• 4.1 系统软件开发平台44-45
• 4.2 系统软件总体设计与实现45-52
• 4.2.1 系统软件框架45-46
• 4.2.2 系统内核设计46-49
• 4.2.3 系统数据结构设计49-50
• 4.2.4 UI界面设计50-51
• 4.2.5 系统初始化51-52
• 4.3 网络通信模块软件设计与实现52-58
• 4.3.1 网络通信模块软件设计53-54
• 4.3.2 Modbus客户端的建立54-56
• 4.3.3 Modbus服务器的建立56-57
• 4.3.4 Modbus/TCP报文处理57-58
• 4.4 音频数据处理模块软件设计与实现58-64
• 4.4.1 音频数据处理模块软件设计58-60
• 4.4.2 音频录音和回放60-62
• 4.4.3 音频数据编解码62-64
• 4.5 其它功能模块软件设计与实现64-71
• 4.5.1 串口通信程序实现65-66
• 4.5.2 I/O通信控制模块66-67
• 4.5.3 自适应控制器模块67-68
• 4.5.4 功放控制模块68-69
• 4.5.5 激励器控制模块69-70
• 4.5.6 电源控制与环境采集模块70-71
• 4.6 小结71-72
• 第五章 系统功能测试72-78
• 5.1 测试内容72-73
• 5.2 测试方法73-74
• 5.3 测试过程74-75
• 5.4 测试结果75-77
• 5.5 测试结论77
• 5.6 小结77-78
• 第六章 结论与展望78-80
• 6.1 结论78
• 6.2 展望78-80
• 参考文献80-82
• 致谢82-84
• 作者和导师简介84-85
• 专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书85-86

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本文编号：1089171