本文關鍵詞：基于北斗定位及通信的船載導航設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著陸地資源日已枯竭,人們將目光轉移到洋洋大觀的海洋,它為人類提供基本的水、漁產(chǎn)、鹽外,更是有鐵礦、重晶石礦、錳結核礦、鉀礦等海底奇寶,還有豐富的海底石油、煤炭和天然氣等一次性能源。而我國更是具有遼闊的海域,海上航行時導航與通訊又是不可或缺的一部分。通常近海有GPRS信號,但一旦遠離陸地時,也基本上失去了與外界的聯(lián)系,通常的聯(lián)系方法均是通過衛(wèi)星通訊。而海上情況比較極端、不可預料,陸地監(jiān)控平臺需要實時了解船只上面的情況,包括常規(guī)的船只位置、日常匯報與非常規(guī)的緊急通知事件。與此同時,船只也應實時得知自己的當前地理位置、航速,并與陸地保持聯(lián)系。當遇到緊急情況時比如海嘯、颶風等自然災害、船只損害、人員沖突以及不明外敵的入侵等突發(fā)事件能及時反映。誤航行至他國未經(jīng)允許的領域等都需要及時與地面監(jiān)控中心取得聯(lián)系,以尋求幫助。本文提出的設計方案為我國自主研制的衛(wèi)星導航系統(tǒng),北斗一代及二代為定位、授時和通信模塊,能實時顯示在觸控液晶屏上。當船只在海上航行時,每隔一段時間,接收北斗定位數(shù)據(jù),然后主控制模塊通過北斗一代短報文信息將定位數(shù)據(jù)發(fā)送到陸地主監(jiān)控平臺,同時把定位數(shù)據(jù)顯示在LCD上。除此之外,當船只遇到異常情況時,啟動緊急報警處理模式,發(fā)送具體信息到陸地主監(jiān)控平臺,打開報警燈和高音報警喇叭,將具體事件顯示在LCD上。而SD卡存儲航海過程中記錄的常規(guī)的定位,時間數(shù)據(jù)及其他包括溫度,濕度等信息。系統(tǒng)本身亦有漏水和低電壓檢測、與前方障礙物安全距離檢測等。陸地主監(jiān)控平臺可通過北斗一代短報文通信與船只上的船員通信。本文需要完成的工作為：北斗一代模塊的設計、北斗一代低噪聲放大器設計、船載導航外圍硬件電路設計、實時操作系統(tǒng)移植及開發(fā)和用戶界面設計、模塊調(diào)試。北斗一代模塊設計包括以BM3005為基帶芯片,RX1003C2為射頻芯片,BN161P為功放芯片,完成北斗一代基帶信號調(diào)制和解調(diào)的過程。以ATF54143和SGL0622Z為核心放大器,通過兩級級聯(lián)的方式達到低噪聲系數(shù)、高增益要求的北斗一代低噪聲放大器設計要求。船載應用外圍硬件以STM32為主要控制器,作船載應用開發(fā),包含串口電路設計、供電管理模塊、SD卡存儲電路設計、觸摸液晶屏接口、激光測距接口、北斗一代外設電路接口、北斗二代定位模塊設計、漏水監(jiān)測電路接口、指示燈及高音報警器電路等。實時操作系統(tǒng)監(jiān)控平臺系統(tǒng)基于uCOS-II實時操作系統(tǒng),管理各個應用交互事件。實時監(jiān)聽系統(tǒng)狀態(tài)、位置等,并實時向陸地監(jiān)控中心反饋及接受監(jiān)控中心命令。首先設計北斗一代模塊、北斗一代低噪聲放大器、船載導航,最后在實驗室中各個模塊進行單獨調(diào)試和聯(lián)合軟件硬件調(diào)試,論證船載導航應用設計滿足前期的設計要求。文章最后,首先對關于北斗定位及通信的船載導航應用設計作了一定的回顧和總結,也指出設計中仍然有許多的瑕疵,需要在將來進一步的開發(fā)過程中繼續(xù)完善。
【關鍵詞】：北斗一代及二代 低噪聲放大器 船載導航 μCOS-Ⅱ STM32
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U666.1;TN967.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 課題來源11
• 1.2 課題研究的背景及意義11-12
• 1.3 船載導航國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢12-16
• 1.3.1 GSM蜂窩基站定位13-14
• 1.3.2 GPS定位技術14-15
• 1.3.3 Inmarsat-C通信系統(tǒng)15
• 1.3.4 銥星衛(wèi)星通信系統(tǒng)15-16
• 1.4 課題研究內(nèi)容16-17
• 1.5 本章小結17-18
• 第2章 北斗導航通信模塊設計18-30
• 2.1 北斗導航系統(tǒng)簡介18-20
• 2.1.1 北斗一代衛(wèi)星定位導航原理18-19
• 2.1.2 北斗一代和二代比較19-20
• 2.2 北斗一代定位流程20
• 2.3 北斗一代通信流程20
• 2.4 北斗一代定位導航通信模塊電路設計20-28
• 2.4.1 北斗一代基帶芯片電路21-22
• 2.4.2 北斗導航模塊電源電路22-23
• 2.4.3 北斗一代射頻芯片外圍電路設計23-25
• 2.4.4 北斗一代功放芯片電路設計25-26
• 2.4.5 射頻芯片中頻輸出放大電路26
• 2.4.6 中頻信號模數(shù)轉換電路26-27
• 2.4.7 串行通信接口電路27-28
• 2.4.8 Flash存儲電路28
• 2.5 北斗一代定位通信模塊調(diào)試28-29
• 2.6 本章小結29-30
• 第3章 北斗一代低噪聲放大器設計30-43
• 3.1 北斗一代低噪聲放大器總體設計方案30-31
• 3.2 低噪聲放大器電路設計31-37
• 3.2.1 偏置電路選擇31-32
• 3.2.2 噪聲系數(shù)32-33
• 3.2.3 阻抗匹配33-35
• 3.2.4 端口駐波比VSWR35
• 3.2.5 增益平坦度35-36
• 3.2.6 低噪聲放大器穩(wěn)定性分析36-37
• 3.3 北斗一代低噪聲放大器設計及調(diào)試37-42
• 3.3.1 電路仿真設計37-39
• 3.3.2 放大器原理圖-版圖聯(lián)合仿真39-40
• 3.3.3 實際電路測試與分析40-42
• 3.4 本章小結42-43
• 第4章 船載導航通信硬件電路設計43-51
• 4.1 船載導航通信總體方案設計43
• 4.2 船載導航通信硬件電路設計43-50
• 4.2.1 核心控制器電路43-44
• 4.2.2 系統(tǒng)電源電路設計44-45
• 4.2.3 串口通信電路設計45
• 4.2.4 Micro SD卡接口電路45-46
• 4.2.5 LCD電路接口46-47
• 4.2.6 指示燈及高音喇叭等驅(qū)動電路47
• 4.2.7 北斗二代導航系統(tǒng)設計47-48
• 4.2.8 其他外設接口48-50
• 4.2.9 低電壓及報警監(jiān)測電路50
• 4.3 本章小結50-51
• 第5章 船載導航通信應用軟件設計51-75
• 5.1 嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-Ⅱ軟件架構與運行流程51-55
• 5.1.1 uC/OS-Ⅱ內(nèi)核移植51-52
• 5.1.2 uC/OS-Ⅱ任務調(diào)度52-55
• 5.2 船載應用軟件總體設計55-58
• 5.3 船載應用軟件各部分任務的設計58-72
• 5.3.1 系統(tǒng)調(diào)度時間58-59
• 5.3.2 LCD顯示屏與觸摸屏設計59-62
• 5.3.3 Micro SD存儲程序62
• 5.3.4 報警信息處理62-65
• 5.3.5 北斗二代導航設計65-69
• 5.3.6 北斗一代定位通信設計69-72
• 5.4 系統(tǒng)調(diào)試72-74
• 5.5 本章小結74-75
• 第6章 總結與展望75-77
• 6.1 總結75-76
• 6.2 展望76-77
• 致謝77-78
• 參考文獻78-80
• 附錄80

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本文編號：385011