嵌入式雷达数据协议转换器的设计

摘要

空中交通管制自动化系统是民航空管部门实施对空指挥的核心系统。通过处理雷达信息等监视数据,空中交通管制自动化系统为管制员提供空中飞行态势的显示和各种飞行冲突及异常情况的告警,通过处理各种飞行计划和动态电报,为管制员提供飞行计划和飞行动态相关信息以及管理手段,在确保民航空管对空指挥任务的安全实施中发挥着重要的作用?
　　雷达数据传输接口是空管自动化系统的重要组成部分?从雷达站传输来的雷达信号数据协议一般为HDLC数据格式,通常采用RS-232D接口端到端传输。
　　为了提高空管系统化系统雷达目标的精度、准确性和雷达目标的连续性,目前绝大部分空管自动化系统都采用了多雷达数据融合技术,因此空管自化系统都必须引接多个雷达站多通道的雷达数据,有些中大型空管自动化系统甚至接入了几十个通道的雷达信号。如果采用传统的RS-232D接口,空管自动化系统的雷达数据处理机必须安装多块RS-232D串口卡,大大占用了雷达数据处理机的资源,降低了雷达数据处理机数据处理能力;另外使得雷达数据处理机的接线非常复杂,降低了系统的稳定性,而且系统故障恢复时间长。如果采用以太网传输方式将雷达数据传输到雷达数据处理机,可以减少雷达数据处理机的接线,降低RS-232D串口卡对雷达数据处理机的资源占用,大大提高雷达数据处理机处理雷达数据的能力。而通信协议为HDLC的雷达信号无法直接在以太网中传输,必须对雷达数据进行协议转换,即将通信协议为HDLC的雷达数据,转换为以太网通信协议?
　　本论文结合当前空中交通管制自动化系统对雷达数据传输的发展趋势及实际应用需求,综合分析了HDLC雷达数据和以太网TCP/IP协议的数据结构,提出了利用单片机控制串行通信控制器和网络通信控制器完成HDLC雷达数据至TCP/IP协议的转换的设计方案?该雷达数据协议转换器在雷达数据通信和雷达数据处理方面灵活?稳定?成本低,具有很好的运用前景?

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第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2 本文的结构安排

第二章 HDLC介绍

2.1 HDLC概念

2.2 HDLC的特点

2.3 HDLC的帧格式

第三章 TCP/IP协议

3.1 TCP/IP协议介绍

3.2 TCP/IP的协议结构

3.3 TCP/IP的主要协议

3.4 TCP/IP协议数据封装过程：

3.5 网际协议(IP)数据包格式

3.6 TCP协议包首部结构

3.7 UDP协议包首部结构

第四章 嵌入式雷达数据协议转换器设计总体思路

4.1 民航雷达数据格式分析

4.2 HDLC雷达数据与TCP/IP协议转换

4.3 嵌入式雷达数据协议转换器信号处理流程

第五章 嵌入式雷达数据协议转换器硬件设计

5.1雷达数据传输接口整体组成结构

5.2 MCU电路设计

5.3 HDLC数据接收/发送电路设计

5.4 网络数据接收/发送电路设计

5.5电源电路设计

第六章 嵌入式雷达数据协议转换器软件设计

6.1 协议转换器控制总体设计

6.2 系统初始化模块设计

6.3 串行通信控制器初始化模块

6.4 网络控制器初始化模块

6.5 串行数据收发程序设计

6.6 网络数据收发程序设计

6.7 雷达数据协议转换流程

第七章 总结及展望

参考文献

协议转换器PCB板实物图

致谢