关键词:
北斗卫星导航系统
航标灯
短报文通信
智能化控制
定位
摘要:
航标灯作为海洋航行中的重要设施,对航行安全、港口管理和海上交通管理都具有重要的促进作用,是海洋运输和航海活动不可或缺的一部分。针对目前航标灯现状,本文做了基于北斗卫星导航系统的航标灯设计与定位研究,着重于智能航标灯设计与定位研究两个关键方面。
本设计借助了北斗短报文通信技术,实现对航标灯的遥控遥测,使其能够按照设定频率向指挥中心上报自身各项参数及环境参数,并能接受指挥中心下发的指令来改变参数设定及状态召测。此外,本文还研究了北斗通信协议、NMEA-0183协议以及RTCM协议以提升航标灯的定位精度,并对协议数据进行接收解析。
本文中根据航标灯的实际需求,设计了航标灯的功能模块,依据其提出了硬件设计方案并进行实现。本设计采用北斗系统、蓝牙模块、旋转编码三者相结合的控制方式,北斗系统用于遥控遥测,蓝牙模块用于近距离控制,旋转编码用于现场控制,这三部分设置控制优先级,可以更好地协调远程控制和现场控制,以便于适应复杂情况,可以多场景应用。采用STM32F103VET6作为主控芯片,在实现功能的同时有效地降低了整体的能耗,为系统的续航提供了有力的支持。采用北斗与GPS系统相结合的定位方式,降低单一系统因故障或干扰而导致的定位失败的风险以及其他不可预知风险,结合使用两种系统可以提供更准确的定位结果。
本文的主要工作如下:
1.根据航标灯的实际需求,设计了航标灯的功能模块。
2.根据设计的航标灯的功能模块提出了硬件设计方案;详细介绍了各硬件设计方案的具体步骤。
3.具体分析了卫星定位中伪距测量和载波相位测量的原理,详细介绍了其解析过程,并分析了卫星定位过程中的误差来源以及如何消除误差,研究了不同坐标系统的区别以及不同坐标系统之间的转换方法。
4.研究了北斗通信协议、NMEA-0183协议以及RTCM协议,并对协议进行接收解析。
5.根据航标灯的功能规划了详细的软件设计流程,利用keil软件编写了完整的系统代码,成功搭建了基于北斗卫星导航系统的航标灯系统。
6.整个系统搭建完成后,进行系统测试。通过测试结果可知,航标灯系统功能完整,可以实现指挥中心通过北斗的遥测遥控,航标灯可以根据所下发指令做出应答,读取的各项数据都在标准范围内。结果表明本设计基本实现了设计目标。