基于ARM的AIS数据加密传输系统设计与实现

摘要

随着海上交通运输业的发展，船舶自动识别系统(Automatic IdentificationSystem，AIS)在海上交通安全方面起到重要作用。但由于AIS系统是开放式广播系统，只要在其信号覆盖范围内的船舶配备了AIS接收机就能接收到它播发的AIS信息，因此如何保证AIS信息的安全传输已经成为亟待研究的重要课题之一。目前高级加密标准（Advance Encryption Standard，AES）凭借其安全性高、效率高、易实现等优点成为新一代分组密码算法标准。本文采用基于AES算法的加密方法对AIS数据进行加密，设计并实现了基于WiFi和基于电台的AIS数据加密传输系统，可以保证船内和船舶间用户之间AIS数据的安全传输。
　　论文首先综述了船舶自动识别系统、ARM嵌入式微处理器以及Android系统的研究现状及发展趋势，随后给出了系统的总体结构，阐述了系统软硬件开发平台的搭建，在此基础上详细阐述了基于ARM的AIS数据加密传输系统的具体实现:(1)将Android系统移植到ARM11开发板，搭建稳定的嵌入式平台，并将其应用到AIS数据加密传输系统中。(2)研究Android下的串口通信、JNI机制，实现了AIS数据的接收，通过分析AIS电文格式，实现了AIS数据的解析和图形界面显示。(3)基于Java实现AES算法，完成AIS数据的加解密处理。研究了多线程技术、Handler消息处理机制、Java Socket通信机制，基于嵌入式平台，在Android系统上开发WiFi下的AIS数据发射器和接收器以及基于电台的AIS数据发射器和接收器四种应用程序，分别实现了基于WiFi和基于电台的AIS数据发送和接收功能以及基于电台的加密短消息收发功能。(4)对所设计并实现的AIS加密传输系统进行了测试，主要包括WiFi功能测试、无线数传模块功能测试、四种应用程序的功能测试，给出了测试结果。各项测试结果表明:该系统运行正确，实现了预期功能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状及发展趋势

1．2．1 船舶自动识别系统

1．2．2 ARM嵌入式微处理器

1．2．3 Android系统

1．3 论文主要工作和内容安排

第2章 软硬件开发平台搭建

2．1 系统总体结构设计

2．2 Android系统架构简介

2．3 基于ARM11的Android系统移植

2．3．1 搭建硬件系统

2．3．2 Android系统选择

2．3．3 交叉编译环境搭建

2．3．4 引导程序u-boot编译

2．3．5 编译Kernel

2．3．6 编译Android2．1

2．3．7 烧写镜像文件

2．4 Android开发环境搭建

2．5 本章小结

第3章 AIS数据的接收及解析实现

3．1 AIS数据的接收

3．1．1 Android下的串口通信

3．1．2 JNI机制

3．1．3 AIS数据接收具体实现

3．2 AIS数据解析

3．2．1 AIS的信息种类及电文格式

3．2．2 AIS数据解析实现

3．3 本章小结

第4章 AIS数据加密传输实现

4．1 基于AES算法的加密实现

4．1．1 算法原理

4．1．2 加密实现

4．2 多线程技术

4．2．1 多线程概述

4．2．2 Handler消息处理机制

4．3 基于WiFi的AIS数据加密传输实现

4．3．1 WiFi无线模块选取

4．3．2 Java Socket编程

4．3．3 WiFi下AIS数据发送的实现

4．3．4 WiFi下AIS数据接收的实现

4．4 电台下AIS数据加密传输实现

4．4．1 无线数传模块的选择

4．4．2 电台下AIS数据发送的实现

4．4．3 电台下AIS数据接收的实现

4．5 本章小结

第5章 系统测试

5．1 WiFi下AIS数据传输系统测试

5．1．1 WiFi功能测试

5．1．2 WiFi下数据发送测试

5．1．3 WiFi下数据接收测试

5．1．4 结果分析

5．2 电台下AIS数据传输系统测试

5．2．1 电台下AIS数据发送测试

5．2．2 无线数传模块功能测试

5．2．3 电台下AIS数据接收测试

5．2．4 结果分析

5．3 本章小结

结论

参考文献

致谢

作者简介