船载卫星通信地球站监控系统分析及软件设计.docx

船载卫星通信地球站监控系统分析及软件设计.docx

《船载卫星通信地球站监控系统分析及软件设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《船载卫星通信地球站监控系统分析及软件设计.docx（37页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

船载卫星通信地球站监控系统分析及软件设计

大学毕业设计论文

题目

船载卫星通信地球站监控系统分析及软件设计

专业

通信工程

学生姓名

XXX

班级学号

XXXXX

指导教师

XXX

指导单位

XXXXXXXX

摘要

在突发灾难情况下，现有的地面通信网络，往往很容易遭到破坏，且难以快速恢复，此时建立先进的应急通信系统显得格外重要。

快速反应，应急开通，是抢险救灾服务中争取时间、减少损失的关键，它甚至关系到救援行动的成败。

然而目前的“动中通”虽然已经应用于应急通信，但是仍然有不尽如人意的地方，未来的“动中通”应具有良好的人机界面和高度的可靠性，以嵌入式处理芯片和嵌入式实时操作系统为标志。

本课题研究是的船载卫星站监控器，它是控制物体在运动状态下能够实现实时通信、精确定位的功能。

与此同时会涉及到动载体卫星通信的工作原理的理解。

所谓动载体卫星通信，其工作原理是：

载体在移动过程中，由于其姿态和地理位置发生的变化，会引起原对准卫星天线偏离卫星，使通信中断，因此必须对载体的这些变化进行隔离，使得天线不受影响并始终对准卫星。

这就是天线稳定系统要解决的主要问题，也是移动载体进行不间断卫星通信的前提。

对于本次课题研究的主要任务是实现船载卫星站系统的监控功能，并且利用KEIL集成开发平台软件辅助实现天线监控系统的各部分功能，包括电子罗盘数据采集和处理程序的编写、监控器面板键盘程序的编写以及监控器液晶显示器显示程序的编写等。

关键词：

卫星移动通信,动中通,捷联技术,单脉冲自跟踪

ABSTRACT

Incaseofsuddendisasters,theexistingterrestrialtelecommunicationnetworksareofteneasilydamagedanddifficulttoberecovered,Setingupanadvancedemergencycommunicationssystemisparticularlyimportantatthistime.Therapidresponseandemergencyopenisthekeytogaintimetoreducethelossintheemergencyrescue.Thoughsometypesof"mobilecommunicationsservices"havebeenusedinemergencycommunications,therearesomefailuresinthesesystems,suchashighercosts,poorhuman-computerinterface.Thenewtypeof"mobilecommunications"systemshouldsolvethoseproblemsandenhancethereliability,theembeddedchipsandembeddedreal-timeoperatingsystemwillbewildlyapplied.

Thevehicle"mobilecommunications"reaserchedinthisissuecanbeinstalledinanormalcross-countryvehiclesandhasmeritofminiaturization,light-duty,rapidresponse,hightrackingprecisionwhichimprovethemobilityofvehicle,sothatitcanautomatictracksatelliteandsetupsatellitecommunicationslinkqucikly,andsatisfytheneedsoftheemergencycommunicationsandcontrol.

Thisresearchisasatellitestationonboardtomonitor,itistocontrolthestateofanobjectinmotiontoachievereal-timecommunications,precisionpositioningcapabilities.Atthesametimewouldinvolvemovingthesatellitecommunicationscarriertheunderstandingoftheworkingprinciple.Theso-calleddynamiccarriersatellitecommunications,anditsworkingprincipleis:

theprocessinthemobilecarrier,becauseoftheirattitudeandlocationchanges,willcausedeviationfromtheoriginalalignedsatellitesatelliteantenna,sothatcommunicationinterruption,itisnecessarytoisolatethesechangesincarriersothatthesatelliteantennaisnotaffectedandalwaysaligned.Thisistheantennastabilizationsystemtosolvethemainproblemisuninterruptedmobilesatellitecommunicationscarrierthepremise.

Forthisresearchthemaintaskistoachievesatellitestationshipmonitoringsystems,andintegratedsoftwaredevelopmentplatformusingKEILassistedtoachievethevariouspartsoftheantennacontrolsystemfunctions,includingelectroniccompassdataacquisitionandprocessingproceduresforthepreparation,monitoringpanelkeyboardandmonitorproceduresforthepreparationofproceduresforthepreparationofliquidcrystaldisplayandsoon.

Keyword:

SatelliteMobileCommunication,mobilecommunication,Strap-downtechnology，monopulsetracking

第一章绪论

1.1课题研究的背景及意义

卫星通信以其通信距离远、覆盖面积大、通信容量大、机动灵活等优点已被广泛使用在各种领域，卫星通信地球站是卫星通信系统的重要组成部分之一，它的作用是将用户的基带信号调制到微波信号上，通过卫星传输到另一个地球站；同时接收卫星的下行微波信号，并处理后进行解调，获得基带信号，通常工作在微波频段（300MHZ～300GHZ）。

从第一颗实用的“国际通信卫星”投入使用到现在，通信卫星已经发展了几代，在技术和应用方面得到迅速的发展。

从通信体制来说，从单一的模拟调频已转换到以数字-模拟并存，以数字化为主的通信，近十多年来，又研制成功了多种多址通信方式。

从新技术应用来说，通信频段进一步向高频发展；新技术新器件的应用，使卫星发射功率大幅度提高；同时大大增加了通信容量和卫星的工作寿命，新的低噪声放大器的出现，使地球站造价进一步大幅度下降，随着新一代GEO卫星不断发射升空，卫星的下行功率EIRP得到逐步的提高，同时随着大规模数字信号处理、可编程逻辑电路、微波集成电路和超小口径天线等技术的发展，小型的地面站发展迅速，国内外市场上已经出现了比较成熟各种小型静止卫星地面站。

卫星通信是高技术产业的组成部分，是实现信息化的重要途径之一。

随着信息科学技术的发展与应用，卫星通信对国民经济发展和信息化建设的带动和促进作用越来越重要,卫星移动通信将在未来的数年内成为通信领域中一个极富吸引力的新领域，其对全球通信市场的争夺，将成为令人瞩目的又一个焦点。

卫星移动通信作为移动通信的一种不可或缺的补充，是提高移动通信网覆盖率的重要手段。

尽管我国陆地移动通信网已经覆盖了国土面积超过，但是，地面移动通信网仅适合于覆盖业务较密集的地区。

我国有近的陆地和广阔的近海区域是地面移动通信难于覆盖的。

卫星移动通信具有覆盖范围广、建设快、组网灵活的特点，是进一步提高移动通信覆盖率的不可或缺的手段。

Ku波段“动中通”产品作为新一代同步卫星通信产品，可为海上或陆上的移动用户提供可靠的通信服务。

作为一种体积小、重量轻、安装维护方便的小口径终端，“动中通”产品最适合通信服务不可靠或通信容量不易扩展、通信成本昂贵地区。

由于通信是基于卫星的，因此“动中通”设备可在任意有条件的车船上安装，并能立即接入卫星通信专网或公共交换电话网络（PSTN）。

1.2船载卫星站简介

卫星通信地球站是卫星通信系统重要组成部分之一，通常工作在微波频段（300MHz~300GHz），因此地球站实际上是微波无线电收信、发信站，用户通过地球站接入卫星线路进行通信。

（1）卫星通信地球站的分类

①按地址分分为：

固定地球站，移动地球站（包括车载站、船载站、机载站等），可搬运地球站

②按设备规模分为：

大型地球站，中型地球站和小型地球站

③按传输信号的特征分为：

模拟地球站和数字地球站

④按天线口径的大小分为：

1m、5m、10m、15m、20m、30m等

⑤按用途分为：

军用、民用、广播、航空、航海及实验站等

（2）卫星通信地球站的组成

能够完成通信业务的地球站一般由天线系统、发射系统、接收系统、通信控制系统、终端系统和电源系统6部分组成。

1）地球站天线系统

地球站天线系统由天线、馈源和跟踪伺服设备3部分组成，它是地球站的重要组成部分，是地球站射频信号的输入和输出通道，也是决定地球站通信质量和通信容量的主要设备之一。

在卫星通信系统中，天线系统的主要功能是实现能量的转换，将发射机送来的射频信号变成定向（对准卫星）辐射的电磁波，同时收集卫星发来的电磁波，送到接收设备，从而实现卫星通信。

★对天线系统的基本性能要求

①高的定向增益

②低的噪声稳定

③频带宽

④旋转性好

⑤高的机械精度

★跟踪伺服系统

①、基本概念介绍

跟踪伺服系统的作用是地球站工作过程中，使天线的波束中心自动、快速、准确地对准卫星，从而使通信系统保持正常工作。

跟踪伺服系统要完成这一任务，必须知道天线波束中心和所要对准卫星的方位角、仰角和极化角

（1）

（2）

（3）

其中是地球站和卫星的经度差，是地球站的纬度

②、工作原理

地球站通电后，天线控制器首先控制驱动电机使天线自动展开，进入初始化模式。

在这过程中，控制器通过GPS接收机获取车载式卫星通信地球站所在地的