B类AIS设备的系统软件设计与开发

摘要

随着现代航运交通的迅速发展，安装在船舶上的自动识别系统(Automatic Identification System，AIS)在船舶航行安全、海上交通管制和保护海事环境等方面的作用已变得越发明显。AIS设备分为A、B两种类型，本文选题源于企业委托项目，主要基于B类AIS设备平台，实现其系统软件的设计与开发。该类AIS设备能够安装在中小型船舶上，比较适合我国航运交通的需求，价格也较为低廉。因此，研究B类AIS对于我国近海、内河航运有重要的实用价值。
　　 硬件平台方面，本文给出了硬件结构框图以及各功能模块的介绍。其中，控制处理器为ATmega128单片机;AIS基带数据处理芯片为CMX7042，它主要完成对AIS基带信号的收发处理;Ublox GPS单元用来接收并提取船舶航行状态信息;双环路集成锁相频率合成器MB15U36芯片用于建立起B类AIS的VHF信道的载波与本振信号;射频前端电路则用于实现报文消息的无线传输。
　　 软件设计方面，本文基于CSTDMAB类AIS通信标准，并结合使用的B类AIS硬件平台，设计了B类AIS设备的系统软件。设计的系统软件包括基础模块，突发模式下双信道发送、接收模块三个部分。其中基础模块包括压控振荡器频率配置模块和同步模块，分别实现AIS VHF通信频道设置和CSTDMA B类AIS通信标准所要求的通信时隙同步。突发模式下双信道发送、接收模块则是实现系统功能的核心，实现了AIS报文消息的无线收发功能。本文给出了详细的软件设计流程图、实验测试结果和现象分析。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 AIS的产生背景

1．2 AIS在国内外的研究及发展现状

1．3 本文的主要工作和组织结构

1．3．1 本文的主要工作

1．3．2 本文组织结构

第2章 AIS技术介绍

2．1 AIS系统概述

2．2 AIS通信协议

2．2．1 物理层

2．2．2 数据链路层

2．2．3 网络层

2．2．4 传输层

2．3 CSTDMA B类AIS通信协议

第3章 系统硬件结构

3．1 系统硬件结构

3．2 ATmega128单片机介绍

3．2．1 ATmega128单片机的中断系统

3．2．2 ATmga128单片机的定时器／计数器

3．2．3 ATmega128单片机串行通信

3．3 AIS基带数据处理芯片CMX7042

3．3．1 CMX7042功能模块介绍

3．3．2 CMX7042的常用寄存器

3．4 MB15U36双环路集成锁相频率合成器

3．4．1 MB15U36与ATmega128单片机的接口方式

3．4．2 MB15U36芯片数据寄存器及相应数据位的介绍

3．4．3 VCO压控振荡器输出频率计算公式

3．5 Ublox GPS单元

3．6 开发环境AVR Studio4

第4章 系统软件设计

4．1 VCO频率配置模块

4．1．1 B类AIS物理层A1和A2的发射、接收信道的建立

4．1．2 MB15U36芯片写数据总线的操作模块

4．2 同步模块

4．3 突发模式下双信道发送任务

4．3．1 突发模式下双信道发送任务之前的相关配置任务

4．3．2 突发模式下双信道一分钟发送任务的流程

4．4 突发模式下双信道接收任务

4．4．1 突发模式下双信道接收任务前的配置

4．4．2 突发模式下双信道接收任务Read_AIS

第5章 功能模块测试及结果分析

5．1 VCO频率锁定调试结果

5．2 双信道RSSI值测量与基带发射信号波形分析

5．2．1 双信道RSSI值测量及发射流程验证

5．2．2 基带发射信号的波形分析

5．3 双信道交替发送任务及双信道同时接收任务调试结果

5．4 一分钟完全同步的调试结果

结论

参考文献

致谢

研究生履历