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卫星电视抛物面天线控制系统的设计与开发

作　者: 陈银杰
导　师: 张首军
学　校: 西北大学
专　业: 电路与系统
关键词: 抛物面天线 GPS 电子罗盘倾角传感器 VC++
分类号: TN943.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

中星9号卫星的顺利升空,标志着我国的卫星直播电视已经进入了全面发展阶段。不难预见,国内将会有越来越多的人享受到高质量、方便和低价的卫星直播服务。卫星通信的迅速、灵活及丰富的信息资源能够给人们带来极大的方便,同时也对地面站卫星信号的接收提出了一定的要求。如何在保证信号质量的前提下,使天线迅速对准卫星,成为人们迫切需要解决的问题。本文以解决小型卫星天线的自动寻星问题为出发点,将计算机技术和控制技术有效地结合起来,设计了卫星电视抛物面天线控制系统,开发了以计算机为核心的智能化控制系统。采用云台作为天线的伺服系统,由GPS获取当地的经度和纬度,利用俯仰角传感器和方位角传感器获取天线的实时姿态信息,配以相应的接口电路,完成系统硬件部分的功能;基于VC++开发平台,开发了卫星电视抛物面天线控制系统的上位机操作软件,配合系统硬件,达到自动寻星的目的。本系统结构完整,人机交互界面友好,只需进行简单的按钮点击操作即可快速、准确地完成天线的寻星过程,成功避免了人工调整天线费时费力的弊端,具有较高的使用和推广价值。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1 研究的背景  8-9
  1.2 研究的意义  9-11
  1.3 卫星天线控制系统的发展情况及现状  11
  1.4 论文的研究工作  11-14
第二章控制系统的相关理论基础  14-26
  2.1 卫星通信技术概论  14-16
    2.1.1 卫星通信  14-15
    2.1.2 卫星电视  15-16
  2.2 卫星天线  16-19
    2.2.1 卫星电视接收天线的作用与工作原理  16-17
    2.2.2 卫星和地面站终端之间的几何关系  17-18
    2.2.3 从地面站看向卫星的方位角和极化角  18-19
  2.3 单体多功能接收技术  19-21
  2.4 传统的人工调整卫星天线对星的基本工程  21-22
  2.5 计算机控制的理论及其方法  22-26
    2.5.1 自动控制及其发展  22-23
    2.5.2 计算机自动控制系统  23-26
第三章控制系统的整体设计方案  26-30
  3.1 自动寻星方案  26
  3.2 系统的基本原理与性能特点  26-28
    3.2.1 系统的基本原理  26-27
    3.2.2 系统的总体结构  27-28
    3.2.3 系统性能指标  28
    3.2.4 系统的特点  28
  3.3 系统的运行流程  28-30
第四章抛物面控制系统的硬件设计  30-54
  4.1 系统的硬件组成  30-31
  4.2 云台  31-34
    4.2.1 云台概述  31
    4.2.2 雅安YP3060云台  31-32
    4.2.3 数据通信协议  32-33
    4.2.4 接线说明及安装  33-34
  4.3 GPS  34-40
    4.3.1 GPS测量原理  34-36
    4.3.2 E531单频GPS接收机  36-37
    4.3.3 接口说明  37-38
    4.3.4 NMEA0183协议  38-40
  4.4 倾角传感器  40-43
    4.4.1 倾角传感器原理  40-41
    4.4.2 ZCT245AN-TTL双轴倾角传感器  41
    4.4.3 数据通信协议  41-43
    4.4.4 接口说明及安装  43
  4.5 电子罗盘  43-47
    4.5.1 电子罗盘的原理  43-45
    4.5.2 ZCC210N-232电子罗盘  45-46
    4.5.3 数据通信协议  46-47
    4.5.4 接口说明及安装  47
  4.6 串口通信  47-54
    4.6.1 串行通信技术  47-48
    4.6.2 RS-232串行接口标准  48-49
    4.6.3 RS-422与RS-485串行接口标准  49-51
    4.6.4 RS232-RS485电平转换电路  51-54
第五章抛物面控制系统的软件设计  54-68
  5.1 软件设计平台  54-57
    5.1.1 开发工具的选择  54
    5.1.2 面向对象  54-56
    5.1.3 消息机制和Windows API  56-57
  5.2 软件总体设计  57-58
    5.2.1 需求分析  57-58
    5.2.2 功能模块  58
  5.3 模块设计  58-68
    5.3.1 通讯模块  58-63
    5.3.2 云台驱动模块  63-64
    5.3.3 姿态信息模块  64-66
    5.3.4 寻星模块  66-67
    5.3.5 功能演示  67-68
第六章系统的使用与性能分析  68-72
  6.1 系统的使用  68-69
  6.2 系统性能分析  69-72
结论  72-74
  工作总结  72
  系统的不足与展望  72-74
参考文献  74-78
攻读硕士学位期间取得的科研成果  78-80
致谢  80

卫星电视抛物面天线控制系统的设计与开发

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