基于运动载体的卫星通信系统控制器设计与实现

摘要

随着卫星通信技术的发展，在移动中进行卫星通信的需求日益增多，故基于运动载体的卫星通信系统已成为通信与控制领域的研究热点。其关键技术--跟踪与稳定控制技术，是消除载体扰动对天线指向的影响，保证通信质量的重要因素。 本文以基于运动载体的卫星通信系统的研制为背景，主要研究其跟踪与稳定控制技术。完成了如下工作： 首先，在深入分析系统性能指标的基础上，提出了基于数字罗盘，陀螺以及步进电机的三轴稳定平台的系统总体设计方案，确立了以陀螺速度环、数字罗盘位置环、以及AGC电平跟踪环相结合的闭环反馈稳定控制方案； 其次，给出系统三轴稳定与跟踪的机械结构设计方案，并对系统所用传感器和执行器等器件进行选型与性能校核，并分析比较了提取卫星强度信号AGC电平的几种方法，给出了本系统的AGC电平提取技术方案。 第三，采用模块化及标准化的设计思想，完成了以高性能DSP芯片TMS320F2812为主控芯片的双CPU结构的跟踪与稳定控制器硬件设计与PCB实现。 最后，设计了与硬件模块相关联的系统软件模块，并进行了调试，结果表明所设计的跟踪与稳定控制器可行。探讨了系统设计中的不足之处，给出了改进方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1工程背景

1.2国内外研究现状

1.3论文主要内容安排

2系统总体设计

2.1系统的构成及工作原理

2.2系统设计目标和性能指标

2.3卫星天线系统的机械结构

2.4本章小结

3稳定与跟踪子系统设计

3.1稳定与跟踪平台的分类与选取

3.2执行器与传感器选型与安装

3.2.1执行器的选型与安装

3.2.2传感器的选型与安装

3.3跟踪方案选取

3.4本章小结

4卫星信号接收子系统设计

4.1 AGC电平在稳定跟踪子系统中的应用

4.2卫星强度AGC电平提取方法

4.3本章小结

5稳定与跟踪控制器的设计与实现

5.1控制器硬件总体设计

5.2控制模块

5.2.1主控芯片选型

5.2.2芯片概述

5.2.3控制模块接口电路

5.3电机驱动模块

5.3.1步进电机细分控制原理

5.3.2电机驱动芯片选型及性能概述

5.3.3电机驱动模块接口电路

5.4.通信模块

5.4.1通信方式

5.4.2芯片选型及性能概述

5.4.3通信模块接口电路

5.5信号调理模块

5.6显示模块

5.7电平转换模块

5.8电源模块

5.9控制板接口

5.10 PCB板实现及调试

5.11本章小结

6系统软件模块的设计与调试

6.1软件开发环境介绍

6.2软件模块总体设计

6.3控制模块软件设计

6.4显示模块软件设计

6.5通信模块软件设计

6.6电机模块软件设计

6.7本章小结

结 论

致谢

参考文献

附录A 系统控制器实物(正面)