北斗海上定位通信系统设计与研究.pdf

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1、学校代码：10264研究生学号：M150602713上海海洋大学硕士学位论文题目：北斗海上定位通信系统设计与研究DesignandResearchoftheMarinePositionand英文题目：CommunicationSystembasedonBDS专业：机械工程研究方向：深海工程装备姓名：陈忠指导教师：郭威2018年5月24日上海海洋大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何

2、其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海海洋大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权上海海洋大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□学位论文作者签名

3、：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日上海海洋大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名工作单位职称备注施伟峰上海海事大学教授主席付东翔上海理工大学副教授委员上海启腾电气股份周永捷高级工程师委员有限公司金光哲上海海洋大学讲师秘书委员委员委员委员答辩地点工程学院308室答辩日期2018.5.24上海海洋大学硕士学位论文北斗海上定位通信系统设计与研究摘要21世纪是“海洋世纪”。为重点突破制约我国在深海领域发展能力的核心关键技术，国家科技部于2016年2月发布的“十三五”重点专项“深海关键技术与装备”备受国内众多研究机构和高校的关注。

4、作为全海深装备的关键技术之一的卫星定位通信系统，就是保证及时获取浮出海面工程装备的位置信息，以便母船上工作人员及时完成对全海深海洋装备信息的收集、装备的回收与检修，尤为重要。目前，国际上对卫星导航定位技术的应用已经深入到国民经济、社会生活与国家安全等各个方面，它被广泛地应用于地理数据采集、高精度测量、航空航海和人员搜救等领域，也是我国未来重要的战略性新兴产业。本论文以设计一款针对大深度下潜、作业时间长、海况复杂的全海深海洋装备的定位通信系统为目的，论文主要工作：（1）针对全海深海洋装备定位与通信的需求，阐述了设计北斗海上定位通

5、信系统的研究目的和意义，介绍了卫星导航系统主要应用领域、研究现状和当前国际上常用的海上定位通信技术手段。（2）针对全海深海洋装备对定位与短报文通信的实时性、精准性需求，制定了北斗海上定位通信系统的详细设计方案，即提出基于北斗双模工作模式，使用卫星无线电导航业务RNSS模式进行定位,并将位置及待传输信息通过卫星无线电测定业务RDSS模式发送至母船或控i上海海洋大学硕士学位论文制中心；（3）为适用于全海深海洋工程装备作业需求，提出采用倾角、光敏和温度多传感器冗余来实现全海深海洋装备作业环境的全天候有效检测；针对耗能最多的定位通信模

6、块，通过对电池能量的有效管理，提出了采用能量均衡意识定位信息发送优化机制，即根据海洋装备位置的变化情况、当前电池剩余电量及母船与海洋装备之间的距离来自动调整该装置的短报文信息发送频度；（4）设计了以MSP430F149低功耗单片机为核心的下位机控制系统，由此控制北斗模块的休眠与唤醒及北斗系统RDSS/RNSS模式间切换，完成了控制电路板的设计与制作；采用VisualBasic6.0软件设计了人机交互界面，有效实现了定位信息显示和定位参数的配置。（5）对全海深海洋装备的定位通信系统进行了软硬件的联调，测试了系统的定位通信功能。并

7、对系统性能进行了陆上及水池测试与性能评估和全海环境测试与评估。与以往的基于GPS和铱星组合的海上定位通信系统相比，该系统采用我国自主知识产权的北斗卫星系统，定位试验和海试结果表明所设计的系统能够准确判断海洋装备所处的工作环境、及时完成对装备位置的定位和位置信息发送至母船或控制中心，确保在大海中能够顺利回收海洋装备，而且能够有效减少电池能耗和实现短报文信息传输。本系统也能够适应于其他无线和有线网络不能覆盖的区域，仅靠卫星定位通信装置实现定位和通信，具有很强的推广应用价值。ii上海海洋大学硕士学位论文关键词：北斗双模,定位与通信,

8、多传感器冗余,能量均衡iii上海海洋大学硕士学位论文DesignandResearchoftheMarinePositionandCommunicationSystembasedonBDSABSTRACTThe21stcenturyisthe"oceancentury".In