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CSTDMA制式AIS基带收发信机的设计

2020-12-10阅读(308)

CSTDMA制式AIS基带收发信机的设计

论文摘要

近年来,随着航运设备的智能化发展,为了提高航运安全性,防止船舶碰撞,越来越多移动船台采用AIS（Automatic identification System船舶自动身份识别系统）实现船台与船台之间的通信。AIS分为A类和B类两种标准,A类采用SOTDMA（Self—Organized Time Division Multiple Address自组织时分复用技术）方式进行通讯,而B类设备又有两种制式的通信方式,除了与A类相同的SOTDMA之外,还可用CSTDMA（Carrier-sense time division multiple access载波侦听时分复用技术）方式实现通讯。本文涉及的是B类CSTDMA制式标准,在介绍AIS相关技术基础上,分析AIS基带收发信机功能需求,采用高频电子技术完成基带调制解调电路的硬件设计,采用嵌入式系统和多任务控制技术进行软件设计,并对完成的AIS设备进行功能性测试,测试结果表明本系统完成设计要求。本文的主要工作与创新点：（1）采用基带调制解调芯片CMX7042结合嵌入式系统解决方案,重点实现数据通讯中的调制和解调功能；（2）提出并完成射频功率检测电路设计,实现同时检测发射和反射功率值,不仅为发射功率的自动调整和通道的切换提供依据,而且能够对收发电路的工作情况进行实时监测；（3）采用PWM修正技术改进传统的时隙处理方法,达到正确利用GPS的UTC同步AIS数据流的时隙,使时隙同步功能更加稳定、可靠；（4）采用实际测试和数学归纳的方法,改进了22号报文频道切换技术的处理方法,提高了系统的执行效率。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 中文文摘
  • 目录
  • 绪论
  • 1. 选题意义
  • 2. AIS技术发展历程及研究现状
  • 3. 本文研究内容
  • 第1章. AIS CSTDMA技术基础及系统方案
  • 1.1. CS的OSI模型
  • 1.1.1. 物理层
  • 1.1.2. 链路层
  • 1.1.3. 网络层
  • 1.1.4. 传输层
  • 1.2. 系统方案及功能需求分析
  • 1.2.1. 系统方案构成
  • 1.2.2. PC/显控终端及功能需求
  • 1.2.3. MCU控制模块及功能需求
  • 1.2.4. 调制解调模块及功能需求
  • 1.2.5. AIS网络
  • 1.3. 本章小结
  • 第2章. 系统的硬件电路设计
  • 2.1. 主控制器模块
  • 2.1.1. 主控芯片LPC2368
  • 2.1.2. GPS模块
  • 2.2. 调制解调电路
  • 2.2.1. 基带调制解调电路
  • 2.2.2. 发送调制电路
  • 2.2.3. 接收模块电路
  • 2.3. 射频功率检测电路
  • 2.4. 本章小结
  • 第3章. 系统软件设计
  • 3.1. 嵌入式操作系统
  • 3.2. 程序任务的建立
  • 3.2.1. 初始化任务
  • 3.2.2. 任务一（时分秒事件处理）
  • 3.2.3. 任务二（AIS报文数据处理）
  • 3.2.4. 任务三（GPS数据处理）
  • 3.2.5. 任务四（接收上位机指令处理）
  • 3.3. CMX7042软件实现
  • 3.3.1. MCU写数据
  • 3.3.2. MCU读数据
  • 3.3.3. CMX7042寄存器配置
  • 3.4. GPS数据处理与数据同步
  • 3.4.1. GPS数据解析
  • 3.4.2. GPS数据的同步
  • 3.4.3. 时隙同步优化
  • 3.5. VCO频率配置与实现
  • 3.6. 功率检测软件实现
  • 3.7. 本章小结
  • 第4章. 协议及报文处理
  • 4.1. 标准AIS协议
  • 4.1.1. 报文格式
  • 4.1.2. 标准AIS协议说明
  • 4.2. 报文组包与解包
  • 4.2.1. 消息14：安全相关二进制报文
  • 4.2.2. 消息15：询问
  • 4.2.3. 消息18：标准的B类设备位置报告
  • 4.2.4. 消息20：数据链路管理消息
  • 4.2.5. 消息22：信道管理
  • 4.2.6. 消息23：群指报告
  • 4.2.7. 消息24：CS静态数据报告
  • 4.3. 本章小结
  • 第5章. 系统功能测试
  • 5.1. 系统功能测试平台
  • 5.2. 收发信机的功能测试
  • 5.2.1. 消息14：安全相关二进制报文
  • 5.2.2. 消息15：询问
  • 5.2.3. 消息18：标准的B类设备位置报告
  • 5.2.4. 消息20：数据链路管理消息
  • 5.2.5. 消息22：信道管理
  • 5.2.6. 消息23：群指报告
  • 5.2.7. 消息24：CS静态数据报告
  • 5.3. 本章小结
  • 第6章. 结论与展望
  • 6.1. 工作总结
  • 6.2. 工作展望
  • 附录
  • 参考文献
  • 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
  • 致谢
  • 个人简历

    • 相关论文文献

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