基于人防应用的北斗车载用户机系统设计与实现

发布时间：2017-05-14 18:02

  本文关键词：基于人防应用的北斗车载用户机系统设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：北斗导航系统是我国自主研发的卫星导航系统。目前已成功实现亚太地区的覆盖,2020年将会实现全球覆盖,随着我国北斗导航系统组网的逐渐完善,研发新一代北斗导航车载终端系统具有重要意义。目前北斗导航终端产品民用市场占比不高,主要用于国防等军事领域,国内外车载导航终端产品大多数都是依托GPS技术。因此,发展我们自己国家的导航终端产品势在必行,无论是军事领域还是民用领域都将不再受GPS服务的限制。人民防空是国防力量的重要组成部分,国家人防卫星导航定位系统是“十二五”期间国家人防信息化系统建设的一项重要工作。北斗卫星系统集定位、短报文通信和授时等功能为一体,特别适合人防开展应急指挥、态势监控和数据传输等应用。北斗卫星系统及相关装备资源是构建我国人防卫星导航定位系统合适的也是唯一的选择。本论文设计以实习期间所参与的公司北斗人防信息化建设相关项目为背景,结合了卫星导航技术、嵌入式技术、计算机技术及移动通讯技术等,研究设计了基于人防应用的北斗车载用户机系统,实现了实时定位和短报文通信等功能。首先,本论文结合公司北斗人防信息化建设的相关项目背景,对车载用户机系统的硬件功能和软件功能进行了需求分析。从车载用户机成本、体积及性能等方面综合考虑,制定系统的总体设计方案,决定采用嵌入式系统的设计思想,以STM32微处理器为核心设计硬件系统,软件系统则选用功能强大的μC/OS-Ⅱ系统。本设计中增加了GPRS通讯模块的创新设计,利用其软件设计可以提高位置上报的频度,实现车辆位置信息秒级上报的功能,从而实现指挥中心对车载用户终端的实时精准定位。其次,本论文给出了车载用户机系统的具体设计过程,硬件部分主要给出了车载用户机天线和车载用户机主机的硬件电路设计。车载用户机天线主要由RDSS天线模块、RDSS射频模块和基带信号处理模块构成,其中主要给出了基带信号处理模块的硬件电路设计。车载用户机主机部分主要给出了协议处理单元、GPRS通讯单元、WIFI通讯单元以及电源管理单元的硬件电路设计。软件部分采用μC/OS-Ⅱ操作系统进行应用软件的设计,首先完成μC/OS-Ⅱ操作系统在STM32处理器上的移植；接着重点给出了车载用户机系统应用软件的设计,包括软件的总体设计、初始化功能的实现、主循环结构的设计以及GPRS通讯模块的软件设计,并完成部分功能模块软件程序的编写。最后,本论文对车载用户机系统进行了整机测试验证。主要包括定位、短报文通信及GPRS通讯功能的实现测试,使用北斗调试助手软件对各部分功能进行仿真测试,并对各功能模块的测试结果进行分析,测试结果符合设计预期要求,北斗车载用户机系统功能能够正常实现。同时,对整个课题进行了总结并提出了对以后工作的展望。
【关键词】：北斗卫星导航系统 车载用户机 人民防空 GPRS STM32 μC/OS-Ⅱ
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN967.1
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 论文主要内容及工作安排12-14
• 第二章 车载用户机总体设计及相关技术14-23
• 2.1 系统概述14-15
• 2.2 系统设计思想与原则15
• 2.3 系统功能需求及技术指标15-19
• 2.3.1 系统功能需求16-17
• 2.3.2 系统技术指标17-19
• 2.4 北斗卫星系统19-21
• 2.4.1 北斗卫星系统介绍19
• 2.4.2 北斗卫星系统定位原理19-21
• 2.5 GPRS通信技术21-22
• 2.5.1 GPRS系统组成及工作原理21-22
• 2.5.2 GPRS技术的优势22
• 2.6 本章小结22-23
• 第三章 车载用户机系统硬件设计23-49
• 3.1 硬件系统概述23-24
• 3.2 车载用户机天线设计24-39
• 3.2.1 RDSS天线模块设计25-27
• 3.2.2 RDSS射频模块设计27-29
• 3.2.3 基带信号处理模块设计29-37
• 3.2.4 车载用户机天线硬件实现37-39
• 3.3 车载用户机主机设计39-48
• 3.3.1 协议处理单元电路设计41-42
• 3.3.2 GPRS通信单元电路设计42-44
• 3.3.3 WIFI通信单元电路设计44-46
• 3.3.4 电源管理单元电路设计46-47
• 3.3.5 车载用户机主机硬件实现47-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第四章 车载用户机系统软件设计49-61
• 4.1 μC/OS-Ⅱ操作系统概述49-50
• 4.2 μC/OS-Ⅱ操作系统的移植50-51
• 4.3 应用软件设计51-60
• 4.3.1 软件总体设计52-53
• 4.3.2 初始化功能实现53-55
• 4.3.3 主循环结构的设计55-58
• 4.3.4 GPRS通讯模块软件设计58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 系统测试与结果分析61-66
• 5.1 定位功能测试与分析61-63
• 5.2 通信功能测试与分析63-64
• 5.3 GPRS通讯功能测试与分析64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-69
• 6.1 全文总结66-67
• 6.2 展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73

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