基于AIS的船舶避碰系统研究
1 AIS的关键技术研究
AIS配合全球定位系统(GPS)将船舶对地速度、位置、目的地、对地航向及航向改变率等船舶动态参数，和船舶名称、船舶类型、呼号、吃水及危险货物等船舶静态数据由甚高频(VHF)频道向附近水域的船舶及岸台广播，使邻近船舶及岸台能及时掌握附近海面所有船舶的动静态信息，以迅速互相通话协调，采取必要避让行动。
AIS系统的硬件主要由四部分组成：
通信模块 利用VHF数字通信通道转发和接收广播的GPS等船位信息；
信号采集部分 将接收到的信息经过解码，转换位数字信号；
信息处理部分 采用一个嵌入式微处理器系统，构成整机的控制中心，存储、更新本船的动静态信息，将必要的信息送去发射，将部分信息送显示器；
显示部分 显示重要的参数和信息，便于监视。
2船舶避碰系统整体结构设计
本文是在AIS提供信息的基础上，采用DSP和FPGA设计船舶避碰系统。其中高速浮点DSP作为AIS数据接收、船舶避碰算法和系统控制的微处理器。一块容量合适的FPGA集成船舶避碰系统所需其他的I／O功能，实现外围输入输出接口如其他串行口、ADC数据采集缓存等硬件电路，使部分数据采集和数据通信的I／O任务由DSP和FPGA协同承担，从而使DSP减轻负担，可以更专注于避碰的复杂算法。FPGA还可以实现液晶显示接口和键盘接口。通常液晶显示器带有液晶显示控制器，可以方便地与微处理器接口连接。液晶显示接口减少了DSP的外设访问时间。
根据船舶避碰系统的任务设计了系统整体结构如图1所示：AIS信息经解码、电平转换进入DSP串口，由于DSP芯片计算量大，需要存储扩展。其他传感器的输出信号经调理及补偿之后，经A／D转换进入FPGA；GPS、雷达等输出的串行数据由DSP通过FPGA内串行口采集；系统输出数据则由FPGA内的液晶显示接口送到液晶显示控制器；为方便系统调试，在FPGA内实现4×4小键盘接口；另外DSP和FPGA内各模块需要进行通信。
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