● 摘要
随着社会经济的发展，信息已经成为人们生活中不可缺少的东西。信息时代已经到来，人们越来越习惯于通过网络、电话、电视等方式获得外界信息，但是在移动电话信号覆盖不到的野外地区和在高速运动的车辆上却不能够和外界保持顺畅的联系和观看精彩的电视节目。正是在这种背景下，运动载体上的卫星信号跟踪问题提出来了。目前车载卫星天线跟踪系统已经有不少成功的实例，但大多采用了昂贵的高精度陀螺仪或者电子罗盘之类的传感器，这使得车载卫星天线的成本变得非常高，适用范围变得很窄。本文以北京嘉特科技发展公司车载卫星天线研制项目为背景，结合当前最新的软件和硬件技术，从整体到底层完整地介绍一个车载卫星天线跟踪系统的方案设计和实现，试图探索一个适用性强，应用广泛的车载卫星天线跟踪系统实现方案。论文从总体方案选择、系统控制策略、硬件平台设计和软件系统设计四个方面详细论述了车载卫星天线设计实现中的关键技术和特点，对比和分析了当前几个主流的车载卫星天线自动跟踪系统解决方案，详细讨论了角速度传感器和卫星信号接收模块在系统中的应用。根据系统的架构探讨了适合本系统的控制方法，并提出了以自主跟踪为主体，用卫星信号场强进行补偿修正的控制方案。硬件方面详细介绍了硬件方案的选型，包括硬件架构、芯片选型等，提出了多MCU并行处理，CPU之间采用SPI通讯的硬件架构。软件部分讨论了整体软件的架构和对天线进行控制的一些技术难点和解决方法，对单片机数据采集、单片机之间通讯、控制方案、电机驱动进行了代码实现。最后对论文进行了总结，并探讨了进一步提高系统准确度和性能的途径。论文中论述的内容除二维跟踪处于研究阶段以外，其余部分都已通过实验测试，实验结果表明系统能在一定条件下达到稳定跟踪的效果。