海事卫星天线跟踪控制系统软件设计与优化

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1、海事卫星天线跟踪控制系统软件设计与优化第1章绪论1．1工程背景卫星通信有固定卫星通信和移动卫星通信之分。移动卫星通信是指利用地球静止轨道卫星或中低轨道卫星作为中继站，在固定地面站与移动站(如车载站、船载站)或者移动站与移动站之间提供通信链路的通信系统。目前投入运营的移动卫星通信系统包括：海事卫星系统(Inmarsat)、全球星、欧星、铱星、亚星等。其中，亚星和欧星系统属区域性移动卫星通信系统，全球星、铱星和lnmarsat属全球性移动卫星通信系统。此外，还有我国自主研发的以定位和短数据传输为特点的北斗卫星系统。长期以来，移动卫星通

2、信因其较高的空间段费用，及组网的复杂性，只在专门领域使用，并未得到社会的广泛认知。但最近十几年来，随着信息技术的不断发展，移动卫星终端越来越小巧，设备价格和通信价格也逐渐降低，尤其是近几年在国家几次重大自然灾害和紧急突发事件中发挥了应急通信的关键作用，其通信距离远、覆盖范围广、移动性强、可靠性高等特点逐步被社会所认可【1】【21。移动卫星通信正日渐成为重要的现代化通信手段，在商用、军事、抢险救灾上发挥着不可替代的作用。这里主要介绍一下海事卫星(1nmarsat)系统。海事卫星(Inmarsat)经历了连续30年的发展，起源于海事安

3、全，延伸到陆地和航空领域通信服务【¨。四代海事卫星组成的空间网络，覆盖除南北极部分区域外的全球区域，为全球所有地区提供通信链接能力，体现了最大范围的适用性和良好的稳定性，是世界公认的移动卫星通信领域的先驱者。海事卫星(Inmarsat)提供的常规通信解决手段包括：移动卫星电话、传真、电传、数据、图像传输、Intemet接入等等。同时它为海事遇险(GMDSS：globalmaritimedistressandsafetysystem)和陆地应急救助提供优先保障服务。海事卫星具有不同的移动卫星系统，包括海事卫星A、B、C(Mini．C

4、)、M、Mini．M和最新的F站系统等。近几年来，Inmarsat在海陆空全方位、多领域推出了一系列产品，包括：Inmarsat手持机、Inmarsat宽带全球区域网(BGAN：BroadbandGlobalAreaNetwork)、第l章绪论Inmarsat区域性宽带网络(RBGAN：RegionalBroadbandGlobalAreaNetwork)、Inmarsat全球分区网络(GAN：GlobalAreaNetwork)、InmarsatFleetF77，F55和F33等，综合高、中、低端多种业务模式，以卫星通信前所未有

5、的低资费、小终端和高带宽，以及移动、便捷、高速、可靠的特性，改变传统卫星业务运营的被动局面，给卫星通信的用户带来了前所未有的感受，使卫星通信更具平民化趋势，逐渐普及于船载和车载移动终端中。尤其是新一代的宽带BGAN业务，其传输速率高达492Kbps，可实现多网融合，可同时进行语音、数据的传输，支持电话、传真、ISDN、视频等多种媒体应用，也支持基于口的上网、电子邮件、MSN等多种应用，非常适用于媒体对大量图片、视频传输的需求，已经在媒体界得到了广泛使用。移动海事卫星通信技术正以前所未有的势头迅猛发展中。移动海事卫星通信质量与移动终

6、端天线跟踪卫星的精度是密切相关的。因此海事卫星通信移动终端实现的关键技术之一是开发出能够自动搜索卫星并跟踪卫星的海事卫星移动终端天线跟踪控制系统。海事卫星移动终端天线跟踪控制系统能够在载体(船、车、机)运动中实时调整天线的指向，使天线能够精确对准卫星方向，做到实时跟踪、稳定补偿。本论文的研究内容根据《天线控制器研制》项目进行，重点是在海事卫星终端天线控制器的硬件平台上，自行设计和优化海事卫星移动终端天线跟踪控制系统软件。1．2国内外研究现状卫星移动终端天线跟踪控制系统集惯性导航技术、微惯性传感器应用技术、数据采集及信号处理技术、计

7、算机控制技术、精密机械设计技术、电机伺服控制技术、卫星通讯技术和系统工程技术等多项技术于一身，是以机电一体化、自动控制技术为主体，是多个学科有机结合的产物【3l。其技术不仅适用于各种移动卫星通讯系统，如卫星电视接收、车船用移动卫星通讯、公安消防、抢险救灾、野外作业等多种民用场合，也适用于现代化的各种作战武器系统如坦克、装甲车等的通讯【4】。在这一领域，国内与国外尚存在较大的差距。无论是民用还是军用，国外在卫星移动终端天线跟踪控制系统的理论与实践上都已取得了重要的科研成果，有着成熟的科研技术，并积累了丰富的经验。对海事卫星天线跟踪控

8、制系统软件设计与优化移动卫星天线跟踪控制系统的研究始于美国和日本，逐渐发展到俄罗斯、印度、以色列、意大利、澳大利亚等国。主要代表有船载卫星天线的佼佼者——美国的SEATEL公司，该公司的单收系统可用来接收卫星电视、卫星广播和图文资料，‘双向系统可用