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基于FPGA的AIS数据链路层协议研究与实现
| 论文题名： | 基于FPGA的AIS数据链路层协议研究与实现 |
| 关键词： | 船载自动识别系统;数据链路层协议;自组织时分多址接入协议;现场可编程门阵列 |
| 摘要： | 船载自动识别系统(Automatic Identification System，AIS)利用甚高频(VeryHigh Frequency，VHF)信道向周围船舶定时发布自身信息，同时也实时接收周围船舶的信息，以此来实现彼此的互相识别，对于加强海上交通运输管理、保证船舶安全航行具有重要意义。数据的获取及数据的定时广播发送对AIS系统有效通信和解决通信冲突至关重要，因此本文主要研究相关协议的FPGA实现。利用Altera公司的Quartus ii软件进行VHDL编程，实现了AIS数据链路层的打包及解包功能以及自组织时分多址接入(Self-Organized Time Division Multiple Access，SOTDMA)协议。 论文首先阐述了AIS系统的研究背景、国内外研究现状及其应用情况，分析了软件开发环境、工作流程、协议栈类型、消息类型及结构等;随后分两部分讨论了AIS系统数据链路层协议的具体实现:(1)数据链路层打包及解包功能的FPGA实现。为了获取数据，首先进行了GPS信息接收与提取模块设计，主要完成从GPS中接收各个句段信息，并且从特定句段中提取经纬度、速度等船位报告信息。数据获取之后，接下来进行了数据的打包及解包功能设计，主要完成将获取数据按照AIS的数据传输格式进行打包处理，同时对接收到的数据进行解包校验处理。(2)进行时隙选择的SOTDMA协议的FPGA实现。主要完成了用SOTDMA协议自主选择自身发射时隙并定时发射信息等内容，包括了系统初始化、系统进入网络、系统自主运行等多个模块的设计。通过以上两部分内容的设计，完成了从数据获取到数据定时发送的整个流程，基本实现了AIS系统数据链路层协议的相关功能要求。另外，本文还通过编写Testbench测试文件在Modelsim仿真工具中对所设计的功能模块进行验证，测试结果证明了设计的正确性。 |
| 作者： | 王延升 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 何荣希;杨晓波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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