基于AIS的船舶避碰系統研究
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1 AIS的關鍵技術研究
AIS配合全球定位系統(GPS)將船舶對地速度、位置、目的地、對地航向及航向改變率等船舶動態參數，和船舶名稱、船舶類型、呼號、吃水及危險貨物等船舶靜態數據由甚高頻(VHF)頻道向附近水域的船舶及岸臺廣播，使鄰近船舶及岸臺能及時掌握附近海面所有船舶的動靜態信息，以迅速互相通話協調，采取必要避讓行動。
AIS系統的硬件主要由四部分組成：
通信模塊 利用VHF數字通信通道轉發和接收廣播的GPS等船位信息；
信號采集部分 將接收到的信息經過解碼，轉換位數字信號；
信息處理部分 采用一個嵌入式微處理器系統，構成整機的控制中心，存儲、更新本船的動靜態信息，將必要的信息送去發射，將部分信息送顯示器；
顯示部分 顯示重要的參數和信息，便于監視。
2船舶避碰系統整體結構設計
本文是在AIS提供信息的基礎上，采用DSP和FPGA設計船舶避碰系統。其中高速浮點DSP作為AIS數據接收、船舶避碰算法和系統控制的微處理器。一塊容量合適的FPGA集成船舶避碰系統所需其他的I／O功能，實現外圍輸入輸出接口如其他串行口、ADC數據采集緩存等硬件電路，使部分數據采集和數據通信的I／O任務由DSP和FPGA協同承擔，從而使DSP減輕負擔，可以更專注于避碰的復雜算法。FPGA還可以實現液晶顯示接口和鍵盤接口。通常液晶顯示器帶有液晶顯示控制器，可以方便地與微處理器接口連接。液晶顯示接口減少了DSP的外設訪問時間。
根據船舶避碰系統的任務設計了系統整體結構如圖1所示：AIS信息經解碼、電平轉換進入DSP串口，由于DSP芯片計算量大，需要存儲擴展。其他傳感器的輸出信號經調理及補償之后，經A／D轉換進入FPGA；GPS、雷達等輸出的串行數據由DSP通過FPGA內串行口采集；系統輸出數據則由FPGA內的液晶顯示接口送到液晶顯示控制器；為方便系統調試，在FPGA內實現4×4小鍵盤接口；另外DSP和FPGA內各模塊需要進行通信。
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