基于北斗的船舶遇险应急报警终端的研究与开发

摘要

随着经济全球化的不断加快，海上交通贸易日益频繁，海上交通环境亦愈来愈复杂。这直接导致海难事故频发和海盗劫船事件高发，航运安全受到高度威胁。当遇到紧急情况，包括海盗袭击和持械抢劫时，船舶能否及时、隐蔽、有效地将遇险、海盗劫持等信息发送给岸基是遇险船舶及时得到岸基的帮助和支持，从而减少人员伤亡、降低财产损失及提高海上航行安全至关重要的环节。船舶遇险报警设备的实现将在上述报警过程中发挥不可替代的作用，具有十分重要的意义。 目前船载报警系统已发展比较成熟，但是仍存在通信依赖国外卫星导航系统和无内置后备电源等不足。针对这些不足，本文设计并实现了一种基于北斗卫星导航系统的船舶应急报警终端。该报警设备硬件组成主要包括北斗定位通信模块、主控制模块、自动检测模块、外接天线、电源及报警开关等几部分。北斗模块通过串口连接主控单元，主控单元连接自动检测模块，这构成了报警终端的基本框架。主控制模块以宏晶科技STC12系列微处理器为主控CPU，实现对北斗定位信息的读取、完整解析，对报警报文等信息进行综合处理，并对电源状态进行实时检测。当供电电源处于非正常断电时，终端能够自动识别并切换至内置电池进行供电，同时触发报警信号进行报警。它的关键部分是内置北斗模块，充分利用我国自主研制的北斗卫星导航系统实现定位和短报文通信;具有异常断电自动识别并触发报警信号和手动启动的两种报警方式，报警具有隐蔽性;最后，该报警设备内置备用电池，船舶断电后仍能连续工作96小时。 本文不仅设计报警终端的硬件电路，还给出了软件实现方法。软件部分是基于KeiluVision4软件开发平台，根据硬件结构和功能需求进行了软件设计，并重点研究了报警信息的传输协议，制定报警电文内容编码协议。 报警终端经过测试，基本达到了设计要求。当船舶处于异常断电时，可以迅速、隐蔽地进行报警，为船舶提供了一种安全、可靠的报警方式，同时，对推广北斗在民用终端上的应用具有重要意义，具有广阔的市场前景。

目录

声明

摘要

主要符号表

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的研究内容及结构安排

第2章 北斗卫星系统相关技术

2．1 北斗介绍

2．1．1 北斗卫星导航系统的发展

2．1．2 北斗卫星导航系统组成

2．1．3 北斗卫星工作原理研究

2．2 本章小结

第3章 船舶报警终端的总体设计

3．1 船舶报警终端功能分析

3．2 船舶报警终端总体设计

3．3 船舶报警终端工作原理

3．4 船舶报警终端的特点

3．5 本章小结

第4章 船舶报警终端的硬件设计

4．1 报警终端硬件总体设计

4．2 北斗模块硬件设计

4．2．1 北斗模块的选型

4．2．2 天线的选取

4．2．3 北斗模块与单片机接口的设计

4．2．4 MAX232转换电路设计

4．3 单片机控制模块设计

4．3．1 单片机选型

4．3．2 单片机各个接口设计

4．4 辅助功能模块硬件设计

4．4．1 电源电路设计

4．4．2 自动检测电路设计

4．4．3 电源与电池自动切换电路

4．4．4 抗干扰措施

4．5 本章小结

第5章 船舶报警终端的软件设计

5．1 船舶报警终端软件总体设计

5．1．1 软件总体流程图设计

5．1．2 终端各软件部分功能介绍

5．2 电源自动检测设计

5．3 基于北斗模块的定位设计

5．3．1 北斗模块与单片机接口的实现

5．3．2 北斗定位信息读取

5．3．3 报文解析

5．4 串口通信实现

5．4．1 报警终端串口初始化

5．4．2 报警终端串口数据传输协议

5．5 北斗短报文传输设计

5．5．1 报警信息通信申请指令

5．5．2 报警信息内容处理

5．5．3 报警信息发送协议设计

5．5．4 报警信息的接收及解码

5．6 本章小结

第6章 系统测试结果

6．1 船舶报警终端实物与测试环境

6．2 系统软件测试及分析

结论

致谢

参考文献