基于北斗卫星的小型水上航行器终端控制系统设计

发布时间：2017-09-20 18:09

  本文关键词：基于北斗卫星的小型水上航行器终端控制系统设计

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【摘要】：北斗卫星导航系统(Bei Dou Navigation Satellite System,BDS)是由中国自主研发生产制作的卫星导航系统,其目标定位为在全球范围内能够全天候给其终端用户提供精度高并且可靠性高的定位服务、海陆空交通运输导航服务以及准确的授时服务等。此外,北斗还兼具短报文通信的功能,此为中国北斗卫星导航定位系统不同与其他现有的卫星导航系统的一大特色。本论文研究的小型水上航行器终端控制系统除了实现运动控制之外,还有现场环境数据采集及远程目标定位并将实时数据与远程监控中心进行通信,因此,本论文将通过“北斗卫星”的定位、导航、授时、短报文通信功能应用到小型水上航行器的终端控制系统中。终端控制系统的设计将从硬件层、系统驱动层、功能应用层三个层次进行。本论文主要工作如下:(1)终端控制系统底层硬件的设计小型水上航行器终端控制系统的底层硬件系统主机采用搭载了CPU为ARM9架构的S3C2440的开发板,板上应用的外围器件设备主要有PWM时钟模块、串口通信模块及Flash存储模块等,板外的数据采集模块采用温湿度传感器DHT11及6轴惯性导航模块,运动控制推进器采用增强版42步进电机结合直径为10cm的螺旋桨,加上用于接入北斗卫星的北斗终端构成了整个底层的硬件控制系统。(2)终端控制系统的系统驱动层设计终端控制系统的系统驱动层的设计分为3个部分,分别是启动操作系统的Bootloader启动程序U-Boot的修改、编译及移植,基于ARM架构的嵌入式Linux内核的裁剪、编译及移植,Linux系统启动必需的根文件系统YAFFS2的移植。(3)终端控制系统的功能应用层设计小型水上航行器将实现船体的运动控制、现场环境数据采集、北斗卫星远程定位及北斗数据通信的功能。本论文将对小型水上航行器终端要实现的功能在移植了Linux系统的环境下进行功能应用程序设计开发,详述各个功能模块的实现原理。最后,本文对整个终端控制系统进行了实验测试,验证控制系统的可行性。
【关键词】：北斗卫星导航系统 小型水上航行器 ARM嵌入式Linux移植 北斗卫星定位 北斗数据通信
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U665.2;TN967.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 研究的背景与意义11
• 1.2 卫星导航系统国内外研究状况11-13
• 1.3 研究目的及内容13-14
• 1.4 论文架构及组织架构14-16
• 第2章 相关开发及应用技术背景16-22
• 2.1 北斗卫星系统工作原理介绍16-18
• 2.2 嵌入式Linux系统18-21
• 2.2.1 嵌入式Linux系统介绍18-20
• 2.2.2 Linux系统的启动流程20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第3章 控制终端底层硬件系统设计22-34
• 3.1 终端硬件控制系统描述22-27
• 3.1.1 硬件系统框架22-23
• 3.1.2 硬件模块介绍23-27
• 3.2 功能模块工作原理27-33
• 3.2.1 推进器驱动模块27-29
• 3.2.2 数据采集传感器29-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 控制终端系统环境搭建34-48
• 4.1 系统启动程序U-boot的移植34-38
• 4.1.1 U-Boot的启动原理34
• 4.1.2 U-Boot的配置及移植过程34-38
• 4.2 嵌入式Linux内核移植38-43
• 4.2.1 Linux内核结构38-39
• 4.2.2 Linux内核配置步骤39-43
• 4.3 移植YAFFS2文件系统43-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第5章 控制终端应用程序开发48-67
• 5.1 串口通信程序开发48-50
• 5.2 小型水上航行器运动控制程序开发50-53
• 5.3 传感器数据采集程序开发53-58
• 5.3.1 DHT11温湿度数据采集53-56
• 5.3.2 6 轴惯导模块MPU6050数据采集56-58
• 5.4 北斗数据通信的应用58-66
• 5.4.1 北斗终端数据通信接口协议58
• 5.4.2 北斗终端接口定义58-59
• 5.4.3 接口数据传输协议59-61
• 5.4.4 北斗短报文通信策略61-63
• 5.4.5 北斗通信程序设计63-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第6章 系统测试及运行情况67-71
• 6.1 系统测试目的67
• 6.2 系统测试的条件67
• 6.3 系统测试结果67-70
• 6.3.1 Linux系统移植测试效果67-68
• 6.3.2 小型水上航行器运动控制测试效果68-69
• 6.3.4 北斗终端定位及数据通信测试效果69-70
• 6.4 本章小结70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果76-77
• 致谢77

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本文编号：889591