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基于嵌入式的船舶信息采集及传输系统的设计与实现
| 论文题名： | 基于嵌入式的船舶信息采集及传输系统的设计与实现 |
| 关键词： | 船舶通信;信息采集;通信协议;Linux系统;数据处理 |
| 摘要： | 随着海上交通的不断发展，船舶流量的增加给海上管理带来了巨大的挑战，对近海及远海船队无缝监测成了海上监管的重要问题。本文基于企业的项目，实现近海船队的岸基整体监控，以及远洋船队船之间的信息一体化功能。 本文利用嵌入式技术、数据采集技术、无线通信技术，设计实现了一种基于嵌入式的船舶信息采集及传输系统，该系统以软硬件结合的方式，采集船队内各船只的加速度、角速度、角度、磁场、经纬度、卫星定位、水平和垂直位置信息，设计了基于TDMA多址技术的通信协议，以无线通信方式完成信息的传输。一是实现了在近海范围内岸边基站对整个船队航行数据的实时接收存储，从而有利于岸边基站对近海船队的整体监控，监测船队航行轨迹、速度、位置等信息；二是实现了在船队内部的指挥船上配备数据接收装置，完成船队数据到指挥船的传输，实现航行过程中指挥船对船队的监控需求。 本文设计的系统硬件装置采用了GPS传感器、JY901姿态传感器、STM32单片机、ARM7、CortexA9开发板以及无线数传电台JZX878，组成了船舶的数据采集、处理、传输、接收模块，并利用KeilμVision集成开发环境开发软件模块实现功能。数据采集模块由GPS传感器、JY901姿态传感器和STM32单片机组成，GPS传感器采集船舶定位信息，JY901姿态传感器采集船舶姿态信息，GPS传感器和JY901姿态传感器与STM32单片机相连，完成对两个传感器采集到的数据的汇总转发，三者共同实现了船舶信息采集功能；数据处理模块采用ARM7开发板，将STM32单片机与ARM7开发板输入输出端连接，并设计基于TDMA多址技术的通信协议，让ARM7开发板接收数据后可以根据协议拆分压缩数据并为各个信号源分配固定发送时隙，使得多组ARM7数据在不同时隙内轮询传输，互不干扰，实现了数据处理功能。数据传输模块采用无线数传电台JZX878，每艘船舶均放置数据采集和数据处理模块，多个无线数传电台分别连接ARM7的RS232串行接口，CortexA9的USB转RS232串行接口或上位机串口，将数据包传输到CortexA9设备或上位机中，实现了数据传输功能。数据接收模块采用CortexA9开发板，搭载Linux系统，通过USB转串口程序驱动，接收数据，判断数据无误后解析。移植Qt，设计显示界面，实现了CortexA9开发板的数据接收及图形化界面显示功能。 测试显示，此次软硬件结合的设计可以稳定、实时、准确、安全的完成船舶数据采集与传输功能，达到了项目的要求，不但可以实现对近海及远海渔船船队的监控需求，而且有望在空中飞行编队和海上舰艇编队的整体管控上实现应用。 |
| 作者： | 周晶文 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 宋利民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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