基于北斗卫星的小型水上航行器终端控制系统设计

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目基于北斗卫星的小型水上航行器终端控制系统设计作者姓名唐传璋学位类别工程硕士指导教师黄茹楠副教授2016年5月中图分类号：TP273学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工程硕士学位论文(工程设计型)基于北斗卫星的小型水上航行器终端控制系统设计硕士研究生：唐传璋导师：黄茹楠副教授副导师：张贺玉高级工程师申请学位：工学硕士工程领域：控制工程所在单位：电气工程学院答辩日期：2016年05月授予学位单位：燕山大学ADissertationinContro

2、lEngineeringTHETERMINALCONTROLLINGSYSTEMOFSMALLWATERVEHICLEDESIGNEDBASEDONBDSByTangChuanzhangSupervisor:AssociateProfessorHuangRunanYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于北斗卫星的小型水上航行器终端控制系统设计》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注

3、明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日摘要摘要北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS）是由中国自主研发生产制作的卫星导航系统，其目标定位为在全球范围内能够全天候给其终端用户提供精度高并且可靠性高的定位服务、海陆空交通运输导航服务以及准确的授时服务等。此外，北斗还兼具短报文通信的功能，此为中国北斗卫星导航定位系统不同与其他现有的卫星导航系统

4、的一大特色。本论文研究的小型水上航行器终端控制系统除了实现运动控制之外，还有现场环境数据采集及远程目标定位并将实时数据与远程监控中心进行通信，因此，本论文将通过“北斗卫星”的定位、导航、授时、短报文通信功能应用到小型水上航行器的终端控制系统中。终端控制系统的设计将从硬件层、系统驱动层、功能应用层三个层次进行。本论文主要工作如下：（1）终端控制系统底层硬件的设计小型水上航行器终端控制系统的底层硬件系统主机采用搭载了CPU为ARM9架构的S3C2440的开发板，板上应用的外围器件设备主要有PWM时钟模块、串口通信模块及

5、Flash存储模块等，板外的数据采集模块采用温湿度传感器DHT11及6轴惯性导航模块，运动控制推进器采用增强版42步进电机结合直径为10cm的螺旋桨，加上用于接入北斗卫星的北斗终端构成了整个底层的硬件控制系统。（2）终端控制系统的系统驱动层设计终端控制系统的系统驱动层的设计分为3个部分，分别是启动操作系统的Bootloader启动程序U-Boot的修改、编译及移植，基于ARM架构的嵌入式Linux内核的裁剪、编译及移植，Linux系统启动必需的根文件系统YAFFS2的移植。（3）终端控制系统的功能应用层设计小型水上

6、航行器将实现船体的运动控制、现场环境数据采集、北斗卫星远程定位及北斗数据通信的功能。本论文将对小型水上航行器终端要实现的功能在移植了Linux系统的环境下进行功能应用程序设计开发，详述各个功能模块的实现原理。最后，本文对整个终端控制系统进行了实验测试，验证控制系统的可行性。-I-燕山大学工程硕士学位论文关键词：北斗卫星导航系统；小型水上航行器；ARM嵌入式Linux移植；北斗卫星定位；北斗数据通信-II-AbstractAbstractTheBeidounavigationsystem(BDS)isaglobalp

7、ositioningandcommunicationsystem,independentlydevelopedbyChina.BDSsupportall-timeworldwideservicesforalltypesofuserswithhighprecisionandreliablepositioning,navigationandtiming,italsohasshortmessagecommunicationability.Inthispaper,thespecificresearchworkisasfol

8、lows:(1)TheunderlyinghardwaredesignoftheterminalcontrolsystemThehostmachineofthesmallwatervehicalterminalhardwaresystemisanARM-Development-BoardcarryingaCPUofS3C2440.Ontheboardther