AIS基带硬件平台与时隙同步的设计与实现

发布时间：2017-03-31 21:10

  本文关键词：AIS基带硬件平台与时隙同步的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着世界经济全球化的不断发展,航运交通迅速发展。海上船舶数量急剧增加,这使得船舶发生碰撞的概率大大增加。船舶自动识别系统(AIS)能够实现船与船、船与岸及岸与船实时的、准确的通信,从而保障船舶航行安全,并对近海船舶进行有效监管,因此得到广泛应用。AIS设备一般是由嵌入式微处理器、AIS专用基带信号处理芯片、射频前端和人机接口组成。本文利用FPGA作为数据处理及控制器,基于软件无线电概念设计了一套AIS基带信号处理的硬件平台,主要工作可分为三个部分,第一部分是基于FPGA的AIS基带硬件电路设计与实现,第二部分是AIS基带硬件电路驱动程序设计,第三部分是AIS时隙同步程序的设计。本文首先研究了AIS系统的性能标准、技术特性及发展趋势,分析了AIS系统通信协议分层模型、AIS系统组成及各部分的功能。其次,在已有AIS硬件设计研究分析的基础上,设计并实现了基于FPGA的AIS基带信号处理硬件平台,并对该平台的各个功能模块的设计进行了具体介绍,包括主控模块、GMSK调制解调模块、FSK调制解调模块、外扩存储模块、串行通信接口模块及USB通信接口模块。再次,编写了各个功能模块测试的底层驱动程序,对搭建的硬件平台进行了功能测试,并设计了AIS时隙同步程序,实现了AIS时隙时钟与UTC的直接同步。最后,给出了各功能模块测试结果和时隙同步测试结果,并对结果进行了分析。
【关键词】：船舶自动识别系统 FPGA USB通信 时隙同步
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U675.7
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景和意义10
• 1.2 AIS国内外的研究及发展现状10-13
• 1.3 AIS发展趋势13-16
• 1.4 本文主要工作和组织结构16-18
• 1.4.1 本文主要工作16-17
• 1.4.2 本文组织结构17-18
• 第2章 AIS技术基础18-26
• 2.1 AIS的系统概述18
• 2.2 AIS通信协议分层模型18-24
• 2.2.1 物理层19-20
• 2.2.2 数据链路层20-23
• 2.2.3 网络层23-24
• 2.2.4 传输层24
• 2.3 AIS信息及消息码文的格式24-25
• 2.3.1 AIS信息内容24
• 2.3.2 AIS消息码文格式24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 系统硬件设计26-39
• 3.1 硬件部分总体设计方案及电路原理图27-37
• 3.1.1 主控模块电路28-32
• 3.1.2 通信接口模块电路32-33
• 3.1.3 调制解调模块电路33-35
• 3.1.4 系统供电电路35-36
• 3.1.5 GPS模块电路36-37
• 3.1.6 外扩存储模块37
• 3.2 印制电路板(PCB)设计37-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第4章 各模块功能测试及时隙同步功能的实现39-62
• 4.1 功能测试及时隙同步总体结构图39
• 4.2 调制解调模块测试39-42
• 4.2.1 GMSK调制解调40-41
• 4.2.2 FSK调制解调41-42
• 4.3 GPS信息接收提取42-50
• 4.3.1 GPS信息接收42-49
• 4.3.2 UTC时间提取49-50
• 4.4 时隙同步50-54
• 4.4.1 时隙时钟的产生51-52
• 4.4.2 与提取到的UTC同步脉冲同步52-54
• 4.5 通信模块54-61
• 4.5.1 实现串口通信54
• 4.5.2 USB接口通信54-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第5章 功能模块测试及结果分析62-72
• 5.1 调制解调模块测试结果62-65
• 5.1.1 GMSK调制解调62-64
• 5.1.2 FSK调制解调64-65
• 5.2 GPS语句解析和UTC时间提取65-67
• 5.3 时隙时钟的产生和时隙同步67-69
• 5.4 通过串口实现数据发送接收69-70
• 5.5 通过USB接口实现数据发送接收70-71
• 5.6 本章小结71-72
• 结论72-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77
• 作者简介77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 于海霞;付才魁;林敏;;AIS与军用雷达目标航迹融合算法研究[J];军事交通学院学报;2009年05期

2 刘四红;;AIS在海事管理中的应用[J];天津航海;2014年04期

3 徐阳;刘笃仁;周娟;;自动识别系统(AIS)中的通信系统硬件设计[J];电子元器件应用;2008年09期

4 刘桂云;SOTDMA在船载AIS中的应用[J];中国航海;2003年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张鑫;B类AIS设备的系统软件设计与开发[D];大连海事大学;2013年

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本文编号：280099