船舶避碰数据处理系统设计论文-公开DOC毕业论文.doc

船舶避碰数据处理系统设计论文-公开DOC毕业论文.doc

《船舶避碰数据处理系统设计论文-公开DOC毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《船舶避碰数据处理系统设计论文-公开DOC毕业论文.doc（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

东海科学技术学院

毕业论文（设计）

题目：

船舶避碰数据处理系统设计

系：

机电系

学生姓名：

专业：

电子信息工程

班级：

指导教师：

起止日期：

2

l

船舶避碰数据处理系统设计

浙江海洋学院东海科学技术学院机电系浙江舟山316004

摘要

随着航海技术的快速发展，船舶避碰的处理方式也在不断进步。

但是船舶碰撞事故还是层出不穷屡屡发生。

这对人类的财产和生命造成了严重危害。

因此，为了防止航海事故的发生，对船舶信息进行及时分掌握和准确处理是相当重要的。

本文在基于AIS技术的基础上，展开了船舶避碰数据处理系统的设计。

本文首先介绍了船舶避碰技术的研究背景，提出了一些船舶避碰的方法，如常用的无线电通信设备，如船载雷达、VHF电台等。

比较这些设备、技术的优缺点，提出了船舶自动识别系统（AIS）的概念，对AIS技术的发展状况进行了简单描述。

此外，还介绍了AIS的结构功能、操作模式、工作特点等知识，展开对AIS的关键技术的研究。

其次，提出了基于AIS的船舶避碰系统。

介绍了该系统的结构特点、工作原理及优点。

通过典型的应用举例，强调了基于AIS的船舶避碰系统的优越性。

接着，在学习和研究AIS系统的基础上，提出了船舶避碰数据处理系统的设计方案。

对基于AIS的船舶避碰系统进行了各单元电路及其接口电路的设计，并以DSP为核心部分，进行了整个控制系统的分析，并设计了相应的仿真程序流程图。

船舶避碰数据处理系统在基于AIS的船舶避碰技术的基础上，主要对船舶信息的数据处理部分展开了重点研究。

通过计算船舶避碰的相关参数，来判断船舶的安全性。

因此，掌握数据处理方式，计算避碰参数，设计程序的流程图将是本文主体的研究内容。

最后，对船舶避碰数据处理系统的设计进行了总结，并对未来船舶避碰数据处理的发展情况进行预测。

关键词：

AIS,避碰，数据处理,DSP,CPA

Abstract

Withthefastdevelopmentofmarinetechnology,thetechnologiesofavoidanceofcollisionisalsoimproved.However,theshipcollisioncrashesfrequentlyoccur.Thatcausedseriousharmforhumanlifeandproperty.Therefore,inordertopreventthesesailingaccidents,thevesselinformationtimelyandaccuratelyprocessedbymasterisveryimportant.ThisarticleisbasedonAIStechnology,expandsthedesignofcollisiondataprocessingsystem.

Firstly,thispaperintroducestheresearchbackgroundoftheshipcollisionavoidancetechnology,andputsforwardsomecollisionavoidancemethodsthatwecommonlyusedinradiocommunicationequipments,suchasnavigationradar,VHFradio,etc.Bycompareingthetechnicaladvantagesanddisadvantagesoftheseequipmentsortechnologies,weproposetheconceptofautomaticidentificationsystem（AIS）andtakeabriefdescriptionofthedevelopmentofAIStechnology.ItalsodescribesthestructureoftheAIS,operatingmode,workfeatures,andthekeytechnologiesofAIS.Secondly,itproposestheAIS-basedcollisionavoidancesystem,anddescribestheworktheoryandadvantagesofthistechnology.Throughintroducingthetheapplicationoftypicalexamples,whichhighlightsthesuperiorityofAIS-basedcollisionavoidancesystem.Then,accordingtotheAIS-basedcollisionavoidancesystem,itgetsthestudyandresearchaboutdataprocessingsystemdesignoftheavoidanceofshipcollision.AIS-basedcollisionavoidancesystemimplementsthevariousunitcircuits,someinterfacecircuitframes,andDSPforcontrolsystemanalysis.Inaddition,italsodesignstheappropriatesimulationflowchart,partoftheprogramforwritinganddebugging.BasedonAISofcollisionavoidancetechnology,collisiondataprocessingsystemisamainlykeyresearchcontent.Bycountingthecollisionoftherelevantparameters,anddetermineingthesafetyoftheship.Therefore,dataprocessing,calculatethecollision,theflowchartwilldesignprogramisthesubjectofthisarticle.Finally,thevesselcollisiondat

Keywords：

AIS,AvoidanceofCollision,dataanalysis,DSP,CPA

目录

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1引言 1

1.2研究背景 1

1.3本文的主要工作 2

第2章船舶自动识别系统（AIS） 3

2.1AIS的构成及功能 3

2.1.1AIS的构成 3

2.1.2AIS的功能 4

2.2AIS的操作模式 4

2.3AIS的技术特点 5

2.4AIS的典型应用 6

第3章船舶避碰数据处理系统的方案与硬件设计 8

3.1基于AIS的船舶避碰系统的结构及功能 8

3.1.1基于AIS的船舶避碰系统的结构 8

3.1.2基于AIS的船舶避碰系统的功能 9

3.1.3基于AIS的船舶避碰系统的方案比较 10

3.2数据处理系统方案的确定 11

3.3主要模块设计 11

3.3.1DSP和FPGA的接口设计 11

3.2.3接口电路的芯片介绍 12

3.4船舶动态信息的数据计算 14

3.4.1船舶的碰撞危险 15

3.4.2船舶避碰参数的计算 15

第4章流程与部分程序流程设计 19

4.1船舶避碰数据处理系统设计的实现 19

4.2DSP读取程序的设计 20

4.3初始化程序的设计 21

4.4TCPA、CPA计算子程序的设计 22

小结 23

致谢 24

【参考文献】 25

第1章绪论

1.1引言

随着航海技术的进步，海上运输量越来越大，船舶航行密度增大，导致了财产和生命损失的严重后果。

为了避免船舶在海上航行时的碰撞，保证船舶的航行安全性是解决船舶避碰的关键。

因此，研究相关船舶避碰技术，掌握和分析海上其它船舶的静态信息、动态信息是至关重要的事情。

AIS技术的使用，不仅有助于提高船舶航行的安全性和效率外，还可以加强对海洋环境的保护。

AIS技术的强大功能，使得该技术受到越来越国家的关注。

目前无论是国内还是国外，AIS技术都得到了广泛的应用。

为了更好地解决船舶避碰这个问题，本文展开了基于AIS的船舶避碰数据处理系统的设计。

通过对船舶数据的处理，以及碰撞危险参数的计算，从而进行船舶遇险判断，是做好船舶遇险预测工作的重要过程，也是船舶安全航行的保证。

1.2研究背景

关于对船舶避碰技术的研究，经历了多个发展阶段。

在二十世纪五、六十年代，西欧国家首先提出了船舶避碰问题，并对船舶避碰数据处理问题展开了理论上的初步研究。

在二十世纪九十年代初，主要通过运用船载雷达和甚高频（VHF）设备来处理船舶避碰问题，并且对这些设备的应用已达到成熟阶段。

但是，由于这两种避碰技术自身存在着的性能缺陷和局限性，如雷达设备非常容易受天气因素的影响不能识别其它船舶的船名和国籍等，VHF设备有着不可避免的人为操作影响，用起来效率不高。

这使得对雷达和VHF设备的性能无法做出更近一步的研究。

在二十世纪九十年代，欧美一些发达国家开始着手对船舶自动获取信息以及航行状态相关技术的研究，特别在AIS技术方面做了大量的研究工作和实验。

经过这半个世纪的研究和探索，随着自动识别系统（AIS）技术的出现，船舶避碰技术有了突破性的进展。

AIS技术作为一项最新的船舶技术，在众多的欧美国家尤其是在欧洲国家得到了快速发展。

近几年，随着AIS技术从理论研究阶段到实用阶段的跨越，AIS技术的应用越来越来越多。

目前，AIS技术在船舶交通管理（VTS）的自动监测和识别以及船舶避碰这两方面有着非常广泛的应用。

对于VTS，当船舶一进港，VTS的就可以自动收到船舶的AIS信息，如船名、位置、航向、航速，将其动态标绘在电子海图显示和信息系统（ECDIS）上，省去人工操作的那一部分,减小人为因素带来的数据误差和影响。

对于船舶避碰，AIS信息除了能提供高精度的航行数据外，还可以提供其它目标船舶的操作意向，这就非常有利于船舶的避让操作。

在欧洲，瑞典是AIS技术的发源地，已有相当多的公司推出了完整的AIS船用设备和岸基设备。

我国的航海技术水平相对于欧美国家，差距还是比较大的。

因此，设计出高质量的船舶避碰数据处理系统为我国的船舶避碰技术的开发奠定了基础。

我国经济的快速增长，为研发中国自己的船舶避碰技术提供了良好的条件。

现阶段，我国有众多从事国际航运船舶的相关技术人员，通过学习国外先进技术和船舶避碰数据处理知识，研究分析AIS的使用技术，力争研制开发国产高质量AIS设备，建立更高效的VTS是目前中国国内对AIS技术的高要求。

在船舶运输日益大型化、高速化的