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分布式船载AIS通信机制及集成监视平台的设计

2020-12-07阅读(836)

分布式船载AIS通信机制及集成监视平台的设计

论文摘要

从二十世纪七十年代以来,船舶朝着大型化、高速化方向发展,船舶数量与水域交通密度及危险货物装载量不断增加,海损事故时有发生,严重威胁船舶航行安全。传统的船用导航设备已经无法满足日益密集的水域交通的需要,在这种情况下,AIS系统应运而生。AIS系统的主要应用领域是船舶避碰和船舶交通管理系统。AIS系统提供了前所未有的船舶标识信息和高实时性的精确的船舶运行参数。它与当前的雷达相比具有提供信息量大,实时性好,抗干扰能力强和越障碍传输等优点。目前,AIS已在越来越多的海船上配置,作为雷达的补充,用作船舶之间避碰和自动交换信息的重要助航工具。论文的组织情况如下:第一章和第二章概述了课题背景和AIS系统构成及其关键技术;第三章首先给出了AIS模块的硬件结构框图,接着以基于ARM7TDMI内核的微处理器S3C44B0X为硬件核心,进行了AIS模块硬件平台的设计,给出了各主要模块的电路设计图,并在满足系统需求的条件下进行了器件的选型;第四章进行了系统软件平台的设计,介绍了启动代码程序的设计,嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ的移植,以及μC/OS-Ⅱ操作系统下多任务应用程序的开发过程;第五章首先进行了系统硬件设备的驱动程序的开发,然后介绍了基于μC/OS-Ⅱ操作系统的AIS应用程序设计,实现了AIS模块的GPS数据采集和处理、SOTDMA信道接入等功能;第六章介绍了船载端上位机利用Visual C++结合MapX控件对GIS功能的初步设计和实现;最后总结了课题,指出了下一步工作的方向。

论文目录

  • 中文摘要
  • ABSTRACT
  • 符号说明
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题研究背景
  • 1.2 AIS系统概述
  • 1.3 国内外发展现状
  • 1.4 本文研究的主要内容
  • 第二章 AIS系统的关键技术及协议分析
  • 2.1 HDLC高级数据链路控制技术
  • 2.1.1 HDLC协议
  • 2.1.2 HDLC帧结构
  • 2.2 AIS信息帧结构
  • 2.3 时隙预约选择算法
  • 2.4 AIS通信协议分析
  • 2.4.1 ITDMA协议
  • 2.4.2 SOTDMA协议
  • 2.4.3 RATDMA协议
  • 2.4.4 FATDMA协议
  • 2.4.5 各协议之间的关系
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 船载终端AIS模块硬件设计
  • 3.1 AIS船载终端的硬件结构
  • 3.2 ARM微处理器S3C44BOX
  • 3.2.1 ARM微处理器简介
  • 3.2.2 S3C44BOX简介
  • 3.3 硬件选型与单元电路设计
  • 3.3.1 S3C44BOX最小系统电路设计
  • 3.3.2 串行接口电路设计
  • 3.3.3 串口扩展部分电路设计
  • 3.3.4 GPS模块部分电路设计
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 μC/OS-Ⅱ操作系统的移植
  • 4.1 启动代码程序设计
  • 4.1.1 启动程序分析
  • 4.1.2 启动程序设计
  • 4.2 μC/OS-Ⅱ内核分析
  • 4.2.1 任务管理
  • 4.2.2 任务间通信与同步
  • 4.2.3 任务调度
  • 4.3 μC/OS-Ⅱ的移植
  • 4.3.1 μC/OS-Ⅱ移植条件
  • 4.3.2 μC/OS-Ⅱ移植办法
  • 4.3.3 μC/OS-Ⅱ移植步骤
  • 4.4 μC/OS-Ⅱ的启动
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 船载终端AIS模块的软件设计
  • 5.1 软件系统设计概述
  • 5.2 驱动程序的开发
  • 5.2.1 串口驱动程序
  • 5.2.2 TL16C554驱动程序设计
  • 5.3 AIS模块上层软件设计
  • 5.3.1 GPS数据采集任务
  • 5.3.2 定位数据处理任务
  • 5.3.3 AIS信息发送任务
  • 5.3.4 AIS信息接收并转发任务
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 船载端GIS功能的实现
  • 6.1 AIS模块与上位机的通信机制
  • 6.2 集成监视平台相关技术简介
  • 6.2.1 组件式GIS技术
  • 6.2.2 MapX
  • 6.3 集成监视平台初步设计
  • 6.4 本章小结
  • 总结与展望
  • 1 总结
  • 2 展望
  • 附录1 AIS模块PCB板图
  • 附录2 AIS模块硬件连接实物图
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表学术论文及参与项目情况
  • 学位论文评阅及答辩情况表

    • 相关论文文献

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