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加上基于现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array

来源:未知作者:admin 更新时间:2018-04-18 11:18
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  天天北京pk10手机版智能pk10计划软件广东快乐十分免费下载在占地球总面积70%摆布的海洋上无法成立基站,由此火急需要稳健的船载卫星通信系统。船载卫星通信系统研究次要包罗系统设置装备摆设设想、节制策略、硬件选型和监控系统的设想。为了降服船体的活动,三轴随动节制系统采用恍惚PID算法,按照一系列的对星策略以使船体在活动中一直瞄准卫星,实现及时通信。采用FPGA芯片作为陀螺仪温度弥补数据处置系统,可使整个随动系统更为精准快速。监控系统舍弃较为保守的客户端/办事器架构,选择浏览器/办事器架构。通过模仿测试,验证了船载卫星通信系统具有较好的机能和敌对的使用性。

  因为海上贫乏固定的通信中继站,而船载卫星通信系统正好能够充任海上的通信中继站,我国要扶植成为海洋强国,海洋通信必不成少,由此火急需要高机能的船载卫星通信产物。于是开辟高机能的船载卫星通信跟踪系统具有主要的现实意义。

  恰是基于该目标,船载卫星通信系统采用了GPS获取三轴的绝对地舆坐标,配以电子罗盘丈量三轴理论角度,加上基于现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的温度弥补过的三轴陀螺仪丈量三轴的瞬时速度来达到快速弥补的目标,按照搜刮算法和跟踪算法使整个随动系统在恍惚PID节制算法下更为精准快速地实现对星。为了监控船载卫星通信系统的机能以及实现对船载卫星通信系统的报酬操作,通过有线局域网或无线WiFi实现船载卫星通信系统与监控系统的彼此毗连,监控系统采用嵌入式Web办事器的浏览器/办事器(Browser/Server,B/S)架构。

  船载卫星通信系统的工作过程能够分成两个部门,即发射过程和领受过程。发射过程将要传输的消息顺次颠末互换机和卫星调制解调器,由上变频功率放大器(Block UpConverter,BUC)将信号调制成适合在无线情况中传输的信号,再由船载天线发射出去。船载领受过程则与发射过程相反,天线领受到的信号颠末低噪声下变频器(Low Noise Block downconverter,LNB)滤波放大后送入定向耦合器,定向耦合器将领受到的信号分成两路或多路,此中一路由卫星调制解调器完成解挪用于营业;一路将作为信标机的信号源,用于丈量方针卫星的信号强度,当然船载卫星通信系统与卫星之间的通信体例是全双工的。

  船载卫星通信系统研究的次要对象由ARM节制系统、节制天线姿势的随动系统、调平盒模块、监控系统、收集模块构成,此中调平盒模块中含无为处理三轴陀螺仪零点漂移难题的基于FPGA的温度弥补子模块。

  船载卫星通信系统是以汽船为载体,载体在海水活动的干扰下不只会有三维活动,并且活动轨迹没有纪律无法制定响应的法则。为了高效率、高精度地实现船载天线时辰连结对星的姿势,必需采纳一系列的节制策略才能顺畅地完成一般的通信。在茫茫大海上要想获得船载天线的形态,可通过安装在船载跟踪系统上的全球定位系统(Global Positioning System,GPS)及时地获取跟踪系统的经、纬度消息,通过和方针卫星的经纬度计较获得船载卫星通信系统的天线瞄准卫星所需的理论位置和俯仰角,电子罗盘采集船载天线的航向角度、俯仰角度和横摇角度,三轴陀螺仪丈量三轴的瞬时速度来达到快速弥补的目标[3]。ARM节制系统会按照所获得的天线形态以及信标领受机反馈回来的信号强度及时地节制随动系统使船载天线瞄准方针卫星。船载卫星通信系统构成框图如图1所示。

  为了提高本系统的性价比,本设想没有选择高贵的惯性导航系统而选择利用型号为CRS0302的微机械陀螺仪,但微机械陀螺仪有严峻的零点漂移问题,这是以前船载卫星通信系统中所不克不及处理的难点,本系统采用温度弥补策略降服三轴陀螺仪的温漂问题。对于温度弥补的模子若是从材料道理方面用理论推导过于复杂,不如采用尝试的方式快速无效。尝试过程如下:将三轴陀螺仪放在可调的恒温箱中,在-30℃~+80℃的温度范畴内,每隔2℃丈量一次零点偏移量;每次采样15 min取平均值作为该温度下三轴陀螺仪的零点偏量。图2顶用实心圆点暗示丈量的数据,实线是通过三次方根基拟合获得零点偏移量的拟合曲线℃T-16℃时,

  陀螺仪温度弥补模块采用芯片MAX125AEAX完成模数转换,该模数转换有8个输入通道分成两组,每组的4个通道能够同时完成转换使命。三轴陀螺仪能够用此中一组,别的一组留给其他输出模仿信号的传感器利用。温度传感器选用输出数字量的DS18B20完成三轴微机械陀螺仪所处情况的温度丈量。FPGA芯片是这个子模块的焦点,它节制着模数转换、温度传感器协同工作。按照尝试获得的4段陀螺仪温度弥补拟合曲线,在FPGA芯片内部写成响应的弥补法式就能够计较出分歧温度下三轴微机械陀螺仪的温度偏移弥补值;将陀螺仪数字量减去响应的弥补值获得弥补后的陀螺仪信号数字量,即可通过FPGA串口授送给ARM节制系统,使得随动系统可以或许节制天线及时跟踪到卫星。三轴陀螺仪温度弥补子模块硬件框图如图3所示。

  采用客户端/办事器(Client/Server,C/S)模式的监控系统具有只能在当地监控、需要安装某些特定的使用法式等短处;而基于嵌入式Web的B/S架构监控方案是通过无线(WiFi)或有线(TCP/IP)实现嵌入式系统与其他设备(PC、Pad、Phone等)的毗连。B/S架构能够无效地处理客户端/办事器架构的不足。

  为了实现B/S模式,收集模块采用无线网和有线网两种体例,可以或许很好地互补相互的不足。有线接口毗连其他设备进行数据传输,通过DM9161BIEP芯片处置后传送给ARM节制系统;考虑到监控系统要在手持终端上利用,于是需要设置装备摆设WiFi无线模块,为了提高本设想的历程,无线通信体例的硬件选用支撑802.11a/b/g尺度的威盛可插拔USB接口的无线模块,间接通过USB接话柄现与ARM节制系统的毗连。硬件的使用还需要在嵌入式中移植无线网设备驱动和收集互联的根基设置装备摆设。基于这些设想之后,系统监控只需要在客户端设备安装浏览器软件即可。

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