嵌入式电子海图导航系统—软件设计

论文摘要

本文的研究目的是利用正在迅速兴起的嵌入式技术,结合嵌入式技术和电子海图(Embedded Electronic Chart)技术的特点,研究开发基于嵌入式操作系统Windows CE,适合应用于多种嵌入式设备的嵌入式电子海图导航系统。嵌入式电子海图导航系统,是一种集成式海图信息系统,它在使用电子海图的基础上,完成船舶一部分驾驶任务。嵌入式电子海图导航系统可以完成推算船位信息、海图显示和危险的自动报警等任务。它不仅能完成在传统纸海图上进行的作业,包括计划航线设计、距离和方位的计算、推算船位等,而且还能解决新的问题,如船舶避礁防浅、船舶走锚等。嵌入式电子海图导航系统通过使用墨卡托投影变换和读取Shapefile中的主文件(.shp)和索引文件(.shx)来显示海图;通过GPS或计程仪来推算船位和船舶走锚;通过使用Shapefile中的数据库文件(.dbf)来完成船舶避礁防浅的设计;通过使用航海学有关的地图投影的知识来完成船舶的计划航线的设计。本论文研究主要涉及计算机科学领域的计算方法、嵌入式软件开发、计算机图形学等技术和电子海图、GPS定位与导航等技术。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 嵌入式电子海图技术概要
• 1.1.1 嵌入式系统技术概要
• 1.1.2 电子海图系统的技术概要
• 1.2 国内外的研究进展
• 1.2.1 国外研究进展
• 1.2.2 国内研究进展
• 1.3 本文的研究内容及意义
• 1.3.1 本文的研究内容
• 1.3.2 本文的研究意义
• 第2章 嵌入式电子海图导航系统的软件概要设计
• 2.1 系统的总体设计
• 2.1.1 系统的需求
• 2.1.2 系统的功能分析
• 2.2 系统各模块的论述
• 2.2.1 系统的软件架构
• 2.2.2 各模块的论述
• 第3章 墨卡托投影算法的论述与实现
• 3.1 地图投影的一般理论
• 3.1.1 基本知识
• 3.1.2 投影理论
• 3.2 墨卡托投影的理论和算法及其快速计算方法
• 3.2.1 墨卡托投影理论和算法
• 3.2.2 基于分段线性插值的快速墨卡托投影
• 第4章 海图作业导航模块的设计
• 4.1 GPS定位及船位的推算
• 4.1.1 GPS的原理
• 4.1.2 GPS信息的接收
• 4.1.3 推算船位
• 4.2 船舶计划航线设计
• 4.2.1 计划航线概述
• 4.2.2 航线的种类
• 4.2.3 计划航线的计算方法
• 4.2.4 计划航线的管理
• 4.3 船舶监控模块的设计
• 4.3.1 静态监控的设计
• 4.3.2 动态监控的设计
• 第5章 航行记录模块的设计
• 5.1 记录信息的设计
• 5.1.1 船舶信息部分
• 5.1.2 计划航线的信息部分
• 5.1.3 航行信息部分
• 5.2 记录信息管理程序的设计
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录 快速墨卡托投影的C语言程序实现
• 致谢
• 研究生履历