基于VxWorks阵列天线主控系统多节点网络通信的研究

发布时间：2017-07-14 14:12

  本文关键词：基于VxWorks阵列天线主控系统多节点网络通信的研究

  更多相关文章： 阵列天线 VxWorks 多节点通信协议 双缓冲队列

【摘要】：随着技术的快速发展,天线在通信、广播、电视、雷达和导航等无线电系统中被广泛地应用。阵列天线是一种含有较多的天线单元有规律或无序的组合组成的,有很好的辐射特性。研究显示,阵列天线包括很多优点,但因为阵列天线具有单元数量较多、工作环境比较特殊以及要求其有较强的稳定性等特征,这对其控制系统提出了很高的要求。本文根据某阵列天线的控制要求,对基于VxWorks阵列天线主控系统快速、高实时、稳定的多节点网络通信进行了研究。为实现阵列天线主控系统与其他系统之间的多节点网络通信,对软件结构进行了设计。首先,在充分调研的基础上,采用UDP通信模式来实现多节点网络通信过程；其次,对通信软件结构进行研究和设计实现,包括双缓冲队列、多任务、任务间同步通信、内存保护等内容；最后,为提高数据在网络传输过程中的可靠性,对网络监测过程进行了分析,并设计了相关程序。软件结构集成调试结果表明,阵列天线主控系统可以实现与其他多个系统之间的实时、稳定的通信,达到了设计目的。在已建立的多节点网络通信架构上,针对某阵列天线主控系统与其他多个系统之间的实际通信需求,制定了专用的应用层通信协议,并进行了软件设计实现和实验验证。首先,根据实际控制需要,给出了VxWorks主控系统与其他系统之间的通信内容和控制时序；其次,定义了适合于该系统的专用应用层通信协议,该应用层协议具有简单、快捷、实时性高等特点；最后,对VxWorks主控系统和其他系统之间的网络通信功能进行了调试,主要包括与天线控制界面系统、总控数据下发系统、总控任务设置系统的调试以及网络性能之间的测试。调试结果表明,VxWorks主控系统与其他系统之间能够实现应用层协议的通信要求,且数据传输速度快,抖动较小,但存在少量的丢包情况,基本满足了控制系统的需求。针对上述通信过程中丢包问题进行了分析研究,采用了基于UDP的可靠协议(UDT)来解决UDP通信过程中的丢包问题,并完成了该部分的优化设计。优化后的通信系统丢包率接近于零,通信的可靠性得到了显著的提高。设计完成的基于VxWorks阵列天线主控系统的网络多节点网络通信软件,已在某阵列天线主控系统中得到了实际的应用。
【关键词】：阵列天线 VxWorks 多节点通信协议 双缓冲队列
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN820.15
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 课题背景及研究意义11-12
• 1.2 网络通信研究现状12-16
• 1.2.1 TCP和UDP通信协议的简析12-14
• 1.2.2 TCP与UDP的发展和研究现状14-16
• 1.3 本论文的主要研究内容16-18
• 第2章 VxWorks实时操作系统简介18-30
• 2.1 VxWorks操作系统及其配置18-19
• 2.2 VxWorks内核结构19-21
• 2.3 VxWorks任务管理和任务间通信21-26
• 2.3.1 任务管理21-25
• 2.3.2 任务间通信25-26
• 2.4 VxWorks的网络通信26-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 VxWorks下多节点网络通信软件设计30-43
• 3.1 阵列天线控制系统的总体框架结构30-32
• 3.1.1 阵列天线控制系统的软件结构30-32
• 3.1.2 控制系统的相关硬件32
• 3.2 基于UDP多节点网络通信模式的研究32-34
• 3.3 基于双缓冲队列的多任务网络通信设计34-41
• 3.3.1 双缓冲队列网络通讯结构34-36
• 3.3.2 VxWorks端的任务同步和内存共享操作36-39
• 3.3.3 双缓冲队列的实现39-41
• 3.4 网络通断监测设计41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 应用层协议的设计及其实验研究43-54
• 4.1 阵列天线主控系统和各分系统之间的控制接口43-45
• 4.2 主控系统和其他系统之间的通信协议设计45-48
• 4.3 VxWorks端和其他系统端的通信设计48-51
• 4.3.1 VxWorks主控系统端的通信48-49
• 4.3.2 控制界面软件端的通信49-51
• 4.4 实验调试51-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第5章 UDP通信系统数据传输可靠性的研究54-61
• 5.1 网络传输过程中数据丢包的分析54-56
• 5.1.1 UDP丢包的统计和定位54-55
• 5.1.2 UDP数据丢包的存在原因55-56
• 5.2 数据丢包传输情况的控制56-60
• 5.2.1 UDT协议的原理56-57
• 5.2.2 UDT协议的实现57-60
• 5.3 本章小结60-61
• 第6章 总结与展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间发表论文67

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本文编号：541391