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基于DSP的天线控制系统设计与研究

作　者: 许富景
导　师: 祖静
学　校: 中北大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 天线控制坐标转换浮点运算 TMS320F28335 STK
分类号: V249.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

随着导航、制导技术的发展，各种飞行器导航、制导天线越来越多，这对飞行器天线控制系统的要求也越来越高。因此，机载天线控制技术的研究也一直是目前国内外学者研究的热点。机载天线控制技术的重点在于控制器系统的控制精度和控制算法的实时性。本文从导航理论出发，结合我国飞行器导航、制导天线多以卫星作为中转站的国情，提出以坐标转换算法为控制算法的天线控制策略。在此基础上，定义对星角度作为天线控制判定依据。围绕如何提高天线控制系统控制精度和算法实时性这一难题，根据浮点数据理论和运算特点，选用浮点运算DSPTMS320F28335作为系统中央处理器。本文研制的天线控制系统工作于飞行器上，结合控制器所处环境复杂、多变情况，提出系统设计方案。在硬件设计方面，进行了系统各个功能模块设计并提出硬件抗干扰措施。软件设计方面，详细介绍了软件各模块设计；考虑算法及程序执行情况，给出提升计算精度措施；软件最后进行了软件冗错机制设计。最后，对控制器进行了可靠性试验验证，并进行了系统地面模拟和机上现场试验。运用STK(Satellite Tool Kit)航天专业仿真软件仿真、计算相关数据。数据分析结果表明，控制器具有计算精度高、实时性强和可靠性高的特点。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
1 绪论  10-19
  1.1 课题研究的背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-17
    1.2.1 机载天线现状  11-13
    1.2.2 天线控制现状  13-17
  1.3 本课题完成的工作及研究内容  17-19
2 天线控制理论及方法研究  19-38
  2.1 卫星轨道及分类  19-21
    2.1.1 卫星轨道的定义  19-20
    2.1.2 卫星轨道分类  20-21
  2.2 导航坐标系  21-29
    2.2.1 导航常用坐标系  21-26
    2.2.2 在地球上运动的角速率表述  26-29
  2.3 坐标转换理论  29-33
    2.3.1 方向余弦矩阵与正交坐标系之间的转换  29-31
    2.3.2 地心惯性坐标系和地球固连坐标系之间的转换  31-32
    2.3.3 地理坐标系和地球固连坐标系之间的转换  32
    2.3.4 姿态角定义及载体坐标系和地理坐标系之间的转换  32-33
  2.4 浮点数据理论  33-34
    2.4.1 浮点数据结构  33-34
    2.4.2 表示精度分析  34
  2.5 天线控制策略  34-37
  2.6 本章小结  37-38
3 系统各模块硬件电路设计  38-48
  3.1 系统设计原则  38-39
  3.2 主控模块设计  39-43
    3.2.1 主控芯片的选择  39-42
    3.2.2 主控电路设计  42-43
  3.3 系统电源设计  43-45
  3.4 收发信号模块设计  45-46
  3.5 系统硬件抗干扰设计  46-47
  3.6 本章小结  47-48
4 系统软件的设计  48-59
  4.1 系统软件设计概述  48-49
  4.2 系统各模块设计  49-57
    4.2.1 DSP 初始化设计  49-53
    4.2.2 数据收发模块设计  53-54
    4.2.3 夹角计算模块设计  54-56
    4.2.4 A/D 转换模块设计  56-57
  4.3 软件容错设计  57-58
  4.4 本章小结  58-59
5 系统试验及结果分析  59-72
  5.1 环境应力筛选试验  59-63
    5.1.1 温度循环试验  59-60
    5.1.2 随机振动试验  60-61
    5.1.3 冲击试验  61-63
  5.2 实验室条件下测试  63-68
    5.2.1 DSP 仿真试验  63-64
    5.2.2 系统模拟试验  64-68
  5.3 机上现场试验  68-69
  5.4 试验结果分析  69-71
  5.5 本章小结  71-72
6 总结与展望  72-74
  6.1 研制总结  72
  6.2 工作展望  72-74
参考文献  74-78
攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研工作  78-79
致谢  79-80

基于DSP的天线控制系统设计与研究

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