低成本无线气象传真接收与显控系统设计

摘要

随着对海洋的不断探索与开发，大型舰船对气象信息的需求越来越大，气象信息被广泛应用到军事、贸易与日常等领域中，是船舶安全航行的重要保障。因此气象传真机被大量应用到大型舰船上，用来获取航行所需的气象信息。目前国内大部分气象传真机体积庞大，系统集成度低，操作方法复杂，不便进行图像的收取与查看，随着嵌入式技术的不断进步，研制一种结构简单、成本低、操作方便、功能多样的气象传真系统成为可能。
　　本文在现有传真机技术的基础上研究了一种新式的气象传真接收与显控系统，将气象传真机与上位机以网络接口的方式结合在一起，用户通过操作上位机实现对气象传真机的控制，将收取到的传真图像显示在人机交互界面中。系统分为短波信号接收板与数据处理及控制板两部分。根据射频信号的通信原理设计了两级超外差结构的模拟电路，数据处理及控制板对短波信号接收板输出的FSK信号进行采样，再对采样后的数据进行软件解调，然后通过双核间共享RAM将数据传送到另一个核中，最后将接收到的数据生成图像文件保存到外部存储器中，气象传真机通过以太网接口与上位机进行数据与命令的交互，用户在人机交互界面中控制传真机系统进行收取气象传真图，并将图像上传到上位机中进行查看。其中传真机收图方式包括手动接收和定时接收两种方式。
　　论文分析了气象传真机的通信原理，在此基础上进行了电路原理图的设计，对各个模块进行了详细的说明，并设计了相应的软件方案，给出了软件流程图，然后对各个功能模块进行调试与功能验证，最后进行系统联调，实现了收取气象传真图像的功能。本设计简化了传真机的结构，降低了系统开发的成本，提高了气象传真数据的处理速度。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题背景及意义

1．2国内外发展现状

1．2．1国外气象传真机发展现状

1．2．2国内气象传真机发展现状

1．3论文主要研究内容

第2章传真机原理及方案设计

2．1．1气象传真通信过程

2．1．2气象传真信号格式

2．1．3 FSK信号调制原理

2．1．4 FSK信号解调原理

2．2传真机整体方案设计

2．2．1短波信号接收板

2．2．2控制及数据处理板

2．3传真机主要性能指标

2．3．1噪声系数

2．3．2灵敏度

2．3．3镜像干扰抑制

2．3．4传真机指标

2．4本章小结

第3章传真机硬件电路设计

3．1 传真机硬件电路总体方案设计

3．2短波信号接收板电路设计

3．2．1 短波信号接收板电路整体设计

3．2．2滤波电路

3．2．3 本振电路

3．2．4混频电路

3．2．5放大电路

3．2．6 AGC电路设计

3．3数据处理及控制板电路设计

3．3．1 DSP最小系统电路

3．3．2存储扩展电路

3．3．3信号调理及模数转换电路

3．3．4网络接口电路

3．3．5实时时钟电路

3．4本章小结

第4章传真机系统软件设计

4．1 系统软件总体方案设计

4．1．1双核初始化设计

4．1．2双核间数据与命令交互设计

4．1．3系统存储空间分配设计

4．2．1 以太网软件设计

4．2．2图像数据压缩设计

4．2．3人机交互界面设计

4．3．1前端板控制设计

4．3．2数据采集设计

4．3．3软件解调设计

4．3．4实时时钟设计

4．4本章小结

第5章系统调试与实验验证

5．1软件开发环境

5．2各模块功能测试

5．2．1本振与混频电路测试

5．2．2软件解调算法验证

5．2．3以太网数据收发测试

5．3系统功能验证

5．3．1人机交互界面功能验证

5．3．2传真机收图功能验证

5．4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢