本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的AIS數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議研究與實現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 船載自動識別系統(tǒng) 自組織時分多址接入 高級數(shù)據(jù)鏈路控制 FPGA

【摘要】：船載自動識別系統(tǒng)(Automatic Identification System, AIS)利用甚高頻(Very High Frequency, VHF)信道向周圍船舶定時發(fā)布自身信息,同時也實時接收周圍船舶的信息,以此來實現(xiàn)彼此的互相識別,對于加強海上交通運輸管理、保證船舶安全航行具有重要意義。數(shù)據(jù)的獲取及數(shù)據(jù)的定時廣播發(fā)送對AIS系統(tǒng)有效通信和解決通信沖突至關(guān)重要,因此本文主要研究相關(guān)協(xié)議的FPGA實現(xiàn)。利用Altera公司的Quartus ii軟件進行VHDL編程,實現(xiàn)了AIS數(shù)據(jù)鏈路層的打包及解包功能以及自組織時分多址接入(Self-Organized Time Division Multiple Access, SOTDMA)協(xié)議。論文首先闡述了AIS系統(tǒng)的研究背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用情況,分析了軟件開發(fā)環(huán)境、工作流程、協(xié)議棧類型、消息類型及結(jié)構(gòu)等；隨后分兩部分討論了AIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的具體實現(xiàn)：(1)數(shù)據(jù)鏈路層打包及解包功能的FPGA實現(xiàn)。為了獲取數(shù)據(jù),首先進行了GPS信息接收與提取模塊設(shè)計,主要完成從GPS中接收各個句段信息,并且從特定句段中提取經(jīng)緯度、速度等船位報告信息。數(shù)據(jù)獲取之后,接下來進行了數(shù)據(jù)的打包及解包功能設(shè)計,主要完成將獲取數(shù)據(jù)按照AIS的數(shù)據(jù)傳輸格式進行打包處理,同時對接收到的數(shù)據(jù)進行解包校驗處理。(2)進行時隙選擇的SOTDMA協(xié)議的FPGA實現(xiàn)。主要完成了用SOTDMA協(xié)議自主選擇自身發(fā)射時隙并定時發(fā)射信息等內(nèi)容,包括了系統(tǒng)初始化、系統(tǒng)進入網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)自主運行等多個模塊的設(shè)計。通過以上兩部分內(nèi)容的設(shè)計,完成了從數(shù)據(jù)獲取到數(shù)據(jù)定時發(fā)送的整個流程,基本實現(xiàn)了AIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的相關(guān)功能要求。另外,本文還通過編寫Testbench測試文件在Modelsim仿真工具中對所設(shè)計的功能模塊進行驗證,測試結(jié)果證明了設(shè)計的正確性。
【關(guān)鍵詞】：船載自動識別系統(tǒng) 自組織時分多址接入 高級數(shù)據(jù)鏈路控制 FPGA
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN915.04
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r10-13
• 1.2.1 AIS國際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程10-11
• 1.2.2 AIS種類及主要區(qū)別11-13
• 1.3 AIS應(yīng)用情況13-14
• 1.3.1 AIS在船舶避碰中的應(yīng)用13
• 1.3.2 AIS在環(huán)保方面的應(yīng)用13-14
• 1.3.3 軍用AIS的發(fā)展14
• 1.4 論文主要工作及內(nèi)容安排14-17
• 第2章 AIS系統(tǒng)及開發(fā)平臺概述17-33
• 2.1 軟件開發(fā)環(huán)境介紹17-19
• 2.2 AIS工作流程及協(xié)議棧分析19-23
• 2.2.1 發(fā)送與接收信息過程19-20
• 2.2.2 協(xié)議棧分析20-23
• 2.3 AIS消息類型及結(jié)構(gòu)23-26
• 2.3.1 消息幀和時隙的定義23-24
• 2.3.2 消息類型及結(jié)構(gòu)24-26
• 2.4 AIS系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)26-31
• 2.4.1 TDMA時隙同步技術(shù)26-27
• 2.4.2 AIS報文解析技術(shù)27-29
• 2.4.3 HDLC數(shù)據(jù)幀打包及解包技術(shù)29-30
• 2.4.4 VHF數(shù)據(jù)鏈路接入技術(shù)30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第3章 AIS數(shù)據(jù)鏈路層打包與解包功能的FPGA實現(xiàn)33-55
• 3.1 GPS信息的接收與提取33-41
• 3.1.1 串口傳輸?shù)腇PGA實現(xiàn)33-38
• 3.1.2 GPS數(shù)據(jù)提取的FPGA實現(xiàn)38-41
• 3.2 AIS數(shù)據(jù)幀格式41-42
• 3.3 數(shù)據(jù)打包功能的FPGA實現(xiàn)42-49
• 3.3.1 數(shù)據(jù)打包模塊總體設(shè)計42-43
• 3.3.2 關(guān)鍵算法設(shè)計與實現(xiàn)43-49
• 3.4 數(shù)據(jù)解包功能的FPGA實現(xiàn)49-53
• 3.4.1 數(shù)據(jù)解包模塊總體設(shè)計49-50
• 3.4.2 關(guān)鍵算法設(shè)計與實現(xiàn)50-53
• 3.5 本章小結(jié)53-55
• 第4章 SOTDMA數(shù)據(jù)鏈路接入?yún)f(xié)議的FPGA實現(xiàn)55-79
• 4.1 協(xié)議參數(shù)分析55-59
• 4.1.1 TDMA接入?yún)?shù)55-58
• 4.1.2 報告率參數(shù)58-59
• 4.2 SOTDMA接入?yún)f(xié)議實現(xiàn)59-77
• 4.2.1 系統(tǒng)初始化59-61
• 4.2.2 系統(tǒng)登錄AIS網(wǎng)絡(luò)61-65
• 4.2.3 系統(tǒng)第一幀信息發(fā)射65-68
• 4.2.4 系統(tǒng)自主運行68-71
• 4.2.5 系統(tǒng)報告率改變71-75
• 4.2.6 系統(tǒng)重新自主運行75-77
• 4.3 系統(tǒng)功能仿真測試77-78
• 4.4 本章小結(jié)78-79
• 結(jié)論79-81
• 參考文獻81-85
• 致謝85-87
• 作者簡介87

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 方興;王步云;;基于Bit Fields的AIS報文解析及實現(xiàn)[J];艦船電子工程;2014年07期

2 鄧洪章;船舶自動識別系統(tǒng)(AIS)[J];天津航海;2002年04期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 馬威;基于嵌入式Linux系統(tǒng)的AIS數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究[D];大連海事大學(xué);2011年

2 許華杰;AIS系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)探討[D];華中師范大學(xué);2002年

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本文編號：573976