基于ARM的AIS基带信号处理与研究

发布时间：2017-09-11 13:05

  本文关键词：基于ARM的AIS基带信号处理与研究

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【摘要】：目前,随着水上运输的快速发展,AIS(Automatic Identification System船舶自动识别系统)在水上交通管制和船舶航行安全等方面的作用变得越来越重要。本文主要基于AIS模块,开展B类AIS基带信号处理研究,进行了系统的设计与功能实现,对我国内河和近海航运都有重要的实用价值。AIS的硬件设计与实现。主要包括AIS基带信号处理模块、AIS基带信号接收射频前端电路模块、GPS模块。AIS基带信号处理模块主要由主控制器ARM(Advanced RISC Machines)芯片STM32和AIS基带信号调制解调芯片CMX7042组成,实现对AIS基带信号的处理。射频前端电路模块的信道频率由主控制器对锁相环MB15E03芯片配置,实现了AIS信号的无线接收。GPS模块实现了AIS的UTC同步和AIS电文的组成参数。AIS的软件设计与实现,主要包括基础配置模块、AIS双信道接收模块和AIS基带信号发射模块。基础配置模块实现了STM32和CMX7042基本功能、VCO频率配置和GPS的UTC同步。AIS双信道接收模块实现了AIS基带信号的接收与标准格式的封装处理、AIS电文的解析。AIS双信道发射模块实现了AIS基带信号发射处理与研究。实现了B类AIS电文收发关系的程序设计。通过自制的AIS收发模块,实现了AIS基带信号数据传输。利用AIS基带信号对所设计的系统进行测试和检验。其结果说明了系统的有效性和稳定性。
【关键词】：自动识别系统 嵌入式 基带信号 调制解调 锁相环频率合成器
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U675.7
【目录】：

• 中文摘要4-5
• abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 AIS的研究背景与选题意义9-10
• 1.2 国内外的研究现状及发展趋势10-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 论文的主要内容及结构安排12-14
• 1.3.1 论文的主要研究内容12
• 1.3.2 论文结构安排12-14
• 第2章AIS基本原理与通信方式14-22
• 2.1 AIS基带信号14-17
• 2.1.1 AIS基带信号分析与研究14-15
• 2.1.2 B类AIS基带信号分析与研究15-17
• 2.1.3 AIS基带信号调制解调17
• 2.2 AIS通信协议17-20
• 2.2.1 AIS通信协议分析与研究17-19
• 2.2.2 B类AIS通信协议分析与研究19-20
• 2.3 B类AIS相关电文20-22
• 第3章AIS基带信号系统硬件设计与实现22-31
• 3.1 AIS接收模块射频前端电路设计与实现23-26
• 3.1.1 接收机频率合成器设计24-25
• 3.1.2 二次变频电路设计25-26
• 3.2 STM32 芯片26-28
• 3.2.1 STM32 的定时器/计数器27
• 3.2.2 STM32 的中断系统27-28
• 3.2.3 STM32 串行通信28
• 3.3 AIS基带数据处理芯片CMX704228-29
• 3.3.1 CMX7042 芯片的基本原理28-29
• 3.3.2 AIS基带信号处理芯片CMX7042 常用寄存器29
• 3.4 GPS模块29-30
• 3.5 系统设计开发环境KEIL UVISION430-31
• 第4章AIS基带信号系统软件设计与实现31-56
• 4.1 基础配置模块32-33
• 4.1.1 STM32 和CMX7042 基础模块配置32
• 4.1.2 VCO频率配置模块32-33
• 4.1.3 GPS脉冲与PWM同步模块33
• 4.2 AIS双信道接收33-38
• 4.2.1 突发模式双信道数据接收前的配置34
• 4.2.2 突发模式双信道数据接收34-38
• 4.3 AIS接收基带信号处理与研究38-47
• 4.3.1 ASCII与AIS电文之间的对应关系38-39
• 4.3.26 bit二进制与ASCII码之间的转化方法39-43
• 4.3.3 AIS接收电文封装43-45
• 4.3.4 AIS封装字符串解码45-47
• 4.4 AIS双信道发送47-53
• 4.4.1 AIS基带信号发射前的配置47-51
• 4.4.2 AIS电文双信道发送51-53
• 4.5 AIS电文研究与处理53-56
• 第5章AIS基带信号系统测试及结果分析56-69
• 5.1 基础模块测试56-59
• 5.1.1 FI加载与激活56
• 5.1.2 AIS接收前端射频电路PLL频率配置56-58
• 5.1.3 PPS脉冲与PWM脉冲同步的调试结果58-59
• 5.2 接收的AIS基带信号处理与研究59-62
• 5.3 AIS基带信号发射处理与测试62-64
• 5.3.1 AIS基带信号发射波形测试62-63
• 5.3.2 AIS基带信号模拟发射63-64
• 5.4 AIS电文消息处理与测试64-69
• 第6章 总结与展望69-71
• 6.1 总结69
• 6.2 展望69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-74
• 在学期间发表的学术论文74

【参考文献】

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1 刘畅;船舶自动识别系统（AIS）关键技术研究[D];大连海事大学;2013年

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本文编号：830877