基于IEC61162协议的船舶雷达控制面板设计与实现

发布时间：2017-09-29 04:37

  本文关键词：基于IEC61162协议的船舶雷达控制面板设计与实现

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【摘要】：随着海上交通的发展，不断增长的船舶数量和交通密度严重影响着水域交通安全，，频繁发生的海上事故将会造成生命与财产的重大损失。船用雷达和通用船舶自动识别系统AIS（Automatic Identification System）作为船舶导航的必需品，在船舶避碰、港口交管和航行安全等方面起着举足轻重的作用。由于雷达和AIS有着各自的优缺点，不能互相取代，目前船舶上是将这两种设备单独使用。但随着人们对导航信息精度要求的不断提高，雷达与AIS及船上其他导航设备的结合使用、多设备的综合控制以及多信息的融合，已经成为了一种必然趋势。 本文在分析了串行通信的基本原理及多种串行接口的基础上，基于由IEC所制定的IEC61162协议，设计完成了一个能够对雷达和AIS及其他助航设备进行综合控制管理的雷达控制面板。该控制面板有三大特色：一是基于雷达和AIS的数据融合技术，控制面板能够同时对雷达信息和AIS信息进行调控，实现两种导航设备信息的融合与分离；二是控制面板的数据指令完全按照IEC61162协议进行设计，实现了通信数据的协议化，使得对不同导航设备的综合控制成为可能；三是控制面板拥有三个不同串行接口，可满足不同设备商所生产的导航设备间的连接，方便不同船舶导航系统的使用。 经实地测试，本文所设计的雷达控制面板能够完成船用雷达控制单元的基本功能，可对雷达图像、雷达信号及雷达性能进行控制操作，同时可对AIS、GPS、罗经和电子海图等进行控制。在实现多功能的同时，本面板的多串口连接、串口通信数据的协议化，使得该设计满足国际化的标准，为雷达和AIS在操作终端的数据融合提出了新思路。
【关键词】：雷达 AIS 串行通信 IEC61162协议 控制面板
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U665.22
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-6
• 1 绪论6-10
• 1.1 本课题研究的背景和意义6-7
• 1.2 本课题国内外研究现状及发展趋势7-8
• 1.3 本课题主要研究内容和章节安排8-10
• 1.3.1 本课题主要研究内容8
• 1.3.2 本论文章节安排8-10
• 2 船舶导航设备常用通信接口研究10-24
• 2.1 串行通信方式10-13
• 2.1.1 同步通信11-12
• 2.1.2 异步通信12-13
• 2.2 RS232 接口标准分析13-16
• 2.2.1 物理特性与电气特性14-15
• 2.2.2 特点分析15-16
• 2.3 RS422/485 接口标准分析16-17
• 2.3.1 物理特性与电气特性16-17
• 2.3.2 特点分析17
• 2.4 USB 总线协议分析17-23
• 2.4.1 概述17-18
• 2.4.2 USB 系统描述18-19
• 2.4.3 USB 拓扑结构及系统分层结构19-20
• 2.4.4 USB 电气特性及编码方式20-22
• 2.4.5 USB 数据传输22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 3 雷达控制面板硬件电路设计24-40
• 3.1 雷达控制面板功能要求24
• 3.2 雷达控制面板工作模式及系统结构设计24-26
• 3.2.1 工作模式25
• 3.2.2 系统整体结构设计25-26
• 3.3 微处理器模块26-29
• 3.3.1 C8051F022 芯片26-29
• 3.3.2 单片机电路设计29
• 3.4 电源模块电路设计29-31
• 3.5 串行通信模块电路设计31-36
• 3.5.1 隔离技术31
• 3.5.2 RS422/485 接口电路设计31-33
• 3.5.3 RS232 接口电路设计33-35
• 3.5.4 USB 接口电路设计35-36
• 3.6 PCB 的设计实现36-39
• 3.6.1 PCB 叠层与布局设计36-37
• 3.6.2 PCB 布线与接地设计37-38
• 3.6.3 雷达控制面板的 PCB 设计实现38-39
• 3.7 本章小结39-40
• 4 雷达控制面板固件程序设计40-55
• 4.1 固件程序设计思路40-42
• 4.2 IEC61162 协议分析42-45
• 4.2.1 IEC61162 协议规定的硬件规范和电气特性42-43
• 4.2.2 IEC61162 协议语句格式分析43-45
• 4.3 系统初始化程序设计45-48
• 4.3.1 看门狗与晶振的初始化45-46
• 4.3.2 数字外设初始化46-48
• 4.4 各功能模块程序设计48-54
• 4.4.1 按键扫描与编码设计48-50
• 4.4.2 旋钮扫描与编码设计50-52
• 4.4.3 串行通信设计52-54
• 4.5 本章小结54-55
• 5 系统测试55-62
• 5.1 硬件测试55-56
• 5.2 通信接口及数据传输测试56-59
• 5.3 控制功能实地测试59-61
• 5.4 本章小结61-62
• 6 总结与展望62-64
• 6.1 总结62
• 6.2 展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 附录68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 喻方平;李立;金华标;余瑞锋;陈智君;;IEC 61162标准扩充定义及船用数据接收器设计[J];船舶工程;2008年01期

2 徐民;张博;;基于CP2102/CP2103的RS232接口转换为USB接口的应用设计[J];国外电子元器件;2008年05期

3 黄燕妮;王少云;;USB、RS232/RS422接口转换电路的设计[J];电子设计工程;2012年22期

4 于治楼;杜光芹;;高速PCB的地线布线设计[J];信息技术与信息化;2009年02期

本文编号：940058