廖品真（哈尔滨工业大学， 518000）

探讨海事卫星天线控制器硬件综合测试软件的设计

廖品真
（哈尔滨工业大学， 518000）

当今时代是一个信息时代，通信系统正在飞速向前发展。作为现代通信系统中最重要组成部分，卫星通信系统由于其通信距离远、容量大、约束少的诸多优点受到了各大领域的广泛欢迎。目前，唯一能同时为海陆空用户提供全方位通信服务的通信系统就是海事卫星通信系统，其发展前景非常广阔。海事通信系统中，保持天线控制器的稳定运行是至关重要的，而想要实时监测天线的工作状态，关键问题就是要设计出，能够实时监测、控制天线控制器的综合测试软件。

海事卫星通信；天线控制器；检测软件；设计

0 引言

卫星通信系统将卫星当作中继站，帮助转发微波信号，为人类实现全球范围内的实时通信提供了新的途径。根据工作轨道，卫生通信系统可以分成低轨道通信系统、中轨道通信系统和高轨道通信系统。高轨道卫星通信系统也叫做同步静止轨道卫星通信系统，海事卫星通信系统就属于这一类，在发展中逐渐实现了全球范围内的卫星移动数字的高效安全通信。我国的海事卫星通信系统的终端主要从国外进口，价格昂贵、维修复杂，所以在我国没有研发出自己的成熟产品之前，必须加强系统中的关键硬件设施，天线控制器的实时监测，设计出合适的综合测试软件。

1 天线控制器系统电路组成

本文以TI公司生产的以TMS320F2812处理器为核心的天线控制器为例，设计硬件综合测试软件。想要为ACU设计检测软件，首先应对天线控制器系统的电路组成做出充分了解：仔细阅读天线控制器的硬件连接图，熟悉每一个模块的信号接口和寄存器；针对各个模块的检测方法编写检测程序，并对检测结果的校正提出有效方法；制定通信协议，编写软件，调试修改。

如图1所示，天线控制器主要就是由中央控制单元、电机驱动单元、传感器单元、GPS模块、外扩接口和存储器组成的，各个模块分别起着不同的作用：中央控制单元就是上文提到的TI公司生产的数字信号处理器；外界扩口和存储器的设计是因为系统本身的DPS接口已经被其他模块占用了，所以向外扩出来一个异步串口，当做检测软件的接口；传感器单元中的器件较多，分别用于感知不同影响因素；电机驱动单元则是用于调整天线角度；GPS模块用于检测经纬度和信息查询。

2 检测软件的通信协议

天线控制器的检测软件采用的通信方式要求能够在下位机和上位机之间进行，从而选择了串行通信方式中的异步通信方式，具有代表性的EIA-232.这种通信方式使用较为简单，抗干扰能力较好。

将通信信道和设备连接起来以后，会出现多个数据信息系统，想要实现正常的信息交换与资源共享，这些系统之间必须采用相同的语言，遵循一定的规则，我们将这个规则称为通信协议。通信协议中包含了三个基本要素：语法、语义和定时。通信协议能够将网络通信这个复杂的问题简单化，实现更加方便的交流和理解。

检测软件的通信协议根据实际要求可以分成两个部分：模块检测指令，用于上位机向下位机发送；检测结果指令，用于下位机向上位机发送。其工作原理可以参照图2所示。

检测过程首先是上位机向下位机发送指令，下位机接收到信息以后要先回复ACK信号，然后开始进行相应的检测，检测完毕后将结果送回给上位机，上位机负责显示结果。若是上位机发送指令的过程中，出现了一些干扰性的问题或是其他原因，造成了错误，那么下位机接收到数据信息后就会回复NAK的信号，上位机收到这样的回复会重新发送指令。若是连续收到了三次NAK信号，就判定检测失败，继续下一模块的检侧。此外，若是上位机发送指令以后，一段时间之内没有收到任何回复，检测超时，这时也判定检测失败，继续下一模块的检测。检测软件将ACK和NAK的信号分别规定为0x15和0x06.

3 天线控制器检测软件设计

3.1串口通信模块

串口通信采用的编程方法在Windows下有三种：Windows自带的API，这种方法对程序员的能力要求比较高，除了必须熟练掌握API的众多函数以外，还要对线程的编程熟悉了解，对于能力有限的程序员不予推荐；MSComm通信控件，这种方法更适合用在单个串口操作中，但是编程的灵活性与可控性会受到影响，线程和串口较多的时候不适用；第三方提供的串口通讯类，例如CSerialPort，这种方法相对来说效率更高、可控性更强、扩展性更好，编程更加简单。比较来说，第三种编程方法更适合用于串口通信编程设计。

3.2GPS模块

GPS就是全球定位系统，在日常生活中也比较常见，在海事卫星通信系统中有三个组成部分：地面控制站，位于美国的科罗拉多，共有三个天线和五个监测站，用于收集数据、计算信息、诊断状态、调度卫星等等；卫星距离地面有20200公里，除了有正在工作的卫星以外还有备用的卫星，目前已经更新了三代；接收机的形式非常多，本文主要介绍的是海上船载卫星接收装置。GPS模块依附在天线控制器上，是一个硬件设备，用于接收信息，检测软件的设计中就需要将硬件模块中的信息通过软件显示到计算机上。

GPS模块收集到的信息往往有很多，但是软件用到的只有GPRMC和GPGSV两组数据，大量的数据是无效的。为了节省空间、提高效率，就必须在处理信息的过程中有效判断接收到的数据。若是有用的信息，就储存到缓冲区中，若是无效的信息，就忽略掉重新判断。

3.3传感器模块

传感器的作用是，针对船行过程中的海上的恶劣天气环境，帮助天线控制器找到海事卫星。海上行船主要会受到风浪的影响，进而天线会出现俯仰、横滚、航向的变化，测试软件通过传感

图1　天线控制器工作原理框图

器将这三个变化量实时显示到计算机上，方便实时补偿，最好显示成曲线，更加形象直观。

3.4软件界面

软件界面的设计工具采用了Visual Studio2005，并选用VC++编程环境。首先创建一个F33Antenna Diagnostics1.1.0.0窗口，选择基于对话框。具体的操作为：单击文件、选新建、然后选项目，选用MFC程序，并在向导中选择对话框，生成一个默认对话框，随后向其中添加控件，包括：一个编辑框、三个静态框、一个复选框、十个按钮，添加两个菜单栏File和View，并在这两个菜单栏下添加二级菜单栏Exit和DebugInfo，为DebugInfo和Dump Data to File添加响应对话框，针对连接串口和保存数据添加进程显示对话框，最后为传感器数据的显示添加上图形对话框。

4 结语

海事卫星通信天线控制器硬件检测软件在通信系统的运行过程中能够起到很好的辅助作用。但是由于该软件开发时间较短，实际应用中还存在着一些不足，需要进一步改进并完善。

［1］ 朱莎莎.海事卫星天线跟踪控制系统软件设计与优化［D］.大连海事大学，2009.

［2］ 蒲凌凯.海事卫星天线控制器检测软件的设计与实现［D］.大连海事大学，2011.

［3］ 王雪婷.海事卫星天线跟踪控制系统软件的综合与实现［D］.大连海事大学，2011.

［4］ 薛亮.海事卫星天线控制器硬件综合测试软件的设计［D］.大连海事大学，2011.

［5］ 钱俊伟.天线控制器硬件系统的研究与实现［D］.大连海事大学，2009.

Explore the maritime satellite antenna controller hardware design of integrated test software

Liao Pinzhen
（Harbin Institute of Technology，518000）

The present era is an information age，communication systems are rapidly moving forward.As the most modern communication systems important part of the communication satellite communication system due to its distance，large capacity，less constrained many advantages has been widely welcomed in major areas.Currently，the only way to simultaneously provide a full range of communications services for user communication system is armed maritime satellite communications system，and its prospects are very bright. Maritime communication systems，antenna controller to maintain stable operation is essential，and want to work in real-time monitoring of the status of the antenna，the key issue is to design，real-time monitoring，control，antenna controller integrated test software.

maritime satellite communications；antenna controller；detection software；design