本文關(guān)鍵詞：基于C8051F120的船載衛(wèi)星通信自動(dòng)跟蹤控制硬件系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 船載“動(dòng)中通” 伺服控制 三軸陀螺儀 PID控制算法

【摘要】：當(dāng)今時(shí)代是高速發(fā)展的信息化社會(huì),人們對(duì)通信越來(lái)越依賴(lài),自然而然通信方式也就變得尤為重要。在多種多樣的通信中,衛(wèi)星通信以它自有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)一直占據(jù)重要位置,例如衛(wèi)星通信不受地域限制,通信容量大又靈活。國(guó)內(nèi)現(xiàn)在多數(shù)為固定站衛(wèi)星通信并且其技術(shù)也日漸成熟,不能滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)中的實(shí)時(shí)通信交互,特別是世界上海洋面積又占總面試的百分之七十左右,基站無(wú)法建立,地理因素阻礙了與外界通信,使?jié)O民生活和軍事任務(wù)都更加困難。由此迫切需要穩(wěn)健的船載衛(wèi)星通信系統(tǒng)。本文研究三軸隨動(dòng)的船用移動(dòng)衛(wèi)星通信地球站,該系統(tǒng)可保證在船體運(yùn)動(dòng)中的實(shí)時(shí)對(duì)星通信。本文在閱讀大量的文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,在現(xiàn)有不成熟的船載“動(dòng)中通”系統(tǒng)上進(jìn)行改進(jìn),研究?jī)?nèi)容為船載“動(dòng)中通”通信地球站的硬件設(shè)計(jì),主要包括硬件的選型、電路圖的設(shè)計(jì)、與硬件配置相關(guān)的部分軟件設(shè)計(jì)及控制原理。本設(shè)計(jì)的船載系統(tǒng)由伺服控制分系統(tǒng)、天饋分系統(tǒng)及監(jiān)控分系統(tǒng)三部分組成。伺服控制分系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理傳感器數(shù)據(jù)并控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以保證實(shí)時(shí)對(duì)星通信,天饋分系統(tǒng)負(fù)責(zé)信號(hào)的收發(fā),監(jiān)控分系統(tǒng)負(fù)責(zé)設(shè)置天線(xiàn)參數(shù)并實(shí)時(shí)監(jiān)控天線(xiàn)狀態(tài)。在硬件的選型上,本系統(tǒng)選擇了GPS獲取三軸的絕對(duì)地理坐標(biāo),配以采用電子羅盤(pán)測(cè)量三軸理論角度,加上采用三軸陀螺儀測(cè)量三軸的瞬時(shí)速度來(lái)達(dá)到快速補(bǔ)償?shù)哪康?可使整個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)更為精準(zhǔn)快速。為克服因海浪的運(yùn)動(dòng)對(duì)船體的干擾,采用PID算法作為本系統(tǒng)的控制算法,將實(shí)際測(cè)得的陀螺儀的值作積分得到誤差角度值,并將誤差角度值作為PID控制的輸入,得到電機(jī)的控制量以驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),以使船體在運(yùn)動(dòng)中始終對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信。本船載系統(tǒng)在三維運(yùn)動(dòng)模擬儀測(cè)試環(huán)境下已能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確對(duì)星及通信。下一步需要將船載系統(tǒng)安裝到船艦上在真實(shí)的環(huán)境下考驗(yàn),方便進(jìn)行后續(xù)的量產(chǎn)工作。
【關(guān)鍵詞】：船載“動(dòng)中通” 伺服控制 三軸陀螺儀 PID控制算法
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U665.2;TN927.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 課題研究背景9
• 1.2 課題研究意義9-10
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.4 論文內(nèi)容安排12-13
• 第二章 船載系統(tǒng)相關(guān)原理介紹13-19
• 2.1 坐標(biāo)系的建立13-15
• 2.1.1 地心坐標(biāo)系13-14
• 2.1.2 地理坐標(biāo)系14
• 2.1.3 載體坐標(biāo)系14
• 2.1.4 三個(gè)坐標(biāo)系的相互轉(zhuǎn)化14-15
• 2.2 移動(dòng)通信地球站對(duì)星理論角度的計(jì)算15-17
• 2.3 衛(wèi)星通信系統(tǒng)及原理17-18
• 2.4 本章小結(jié)18-19
• 第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)19-43
• 3.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19-21
• 3.2 跟蹤系統(tǒng)組成21-22
• 3.3 系統(tǒng)硬件組成22-42
• 3.3.1 天饋分系統(tǒng)22-23
• 3.3.2 收發(fā)分系統(tǒng)23-26
• 3.3.3 伺服分系統(tǒng)26-38
• 3.3.4 監(jiān)控分系統(tǒng)38-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)43-65
• 4.1 跟蹤系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)43-56
• 4.1.1 處理器模塊44-46
• 4.1.2 電源模塊46-48
• 4.1.3 衛(wèi)星信號(hào)采集模塊48-49
• 4.1.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊49-50
• 4.1.5 存儲(chǔ)模塊50-51
• 4.1.6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊51-52
• 4.1.7 串口通信模塊52-56
• 4.2 上位機(jī)模塊設(shè)計(jì)56-63
• 4.2.1 處理器模塊56-59
• 4.2.2 電源模塊59-60
• 4.2.3 按鍵與顯示模塊60-62
• 4.2.4 信標(biāo)機(jī)及其控制模塊62-63
• 4.3 上下位機(jī)通信63-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第五章 跟蹤系統(tǒng)的改進(jìn)與關(guān)鍵技術(shù)65-72
• 5.1 跟蹤系統(tǒng)的改進(jìn)65
• 5.2 跟蹤系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)65-70
• 5.2.1 天線(xiàn)跟蹤技術(shù)65-68
• 5.2.2 PID控制技術(shù)68-70
• 5.3 跟蹤系統(tǒng)常見(jiàn)難點(diǎn)克服70-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 第六章 船載系統(tǒng)測(cè)試72-80
• 6.1 測(cè)試環(huán)境72-75
• 6.2 系統(tǒng)性能測(cè)試與分析75-79
• 6.2.1 監(jiān)控測(cè)試75-77
• 6.2.2 仿真平臺(tái)測(cè)試77-79
• 6.2.3 測(cè)試結(jié)果分析79
• 6.3 本章小結(jié)79-80
• 第七章 總結(jié)與展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-83
• 附錄1 程序清單83-89
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目89-90
• 致謝90

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本文編號(hào)：681105