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VxWorks下航海作业标绘系统设计与实现

作　者: 乔立伟
导　师: 刘鹰
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 海图作业标绘台数字化板网络冗余 Tilcon
分类号: U664.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 14次
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内容摘要

现代科学技术的快速发展,将船舶制造业和远洋运输业推向了新的机遇期,航海设备的功能和水平都得到了进一步提升。其中航海作业系统是保障海上航行安全与提高船舶自动化的重要方面。航海作业标绘系统作为舰船上航海作业的重要辅助设备,在远洋航行中发挥着越来越大的作用。本课题为了让设备的使用及维护等工作更加方便,在教研室原有设备的基础上进行了部分重新设计,已达到系统本身易维护,设备易升级,用户易使用等效果。通过查询国内外相关的资料和对实验室原有产品的熟悉,分析航海人员工作的实际需求和航海作业的基本流程,进行以下步骤的设计：首先,对航海作业标绘系统进行了概要设计,把整个系统划分为航迹绘图、数字化板以及定标器三大模块。航迹绘图部分实现船舶航行时各种航迹的绘制,是系统的执行机构；数字化板实现纸海图数字化工作；定标器作为交互设备,承担着纸海图坐标位置的拾取和用户人机操作任务。在接口方面,系统共涉及到三种通讯方式：通过串行通讯实现设备内部计算机模块的信息交互,通过以太网和CAN总线进行与外界其他设备之间的通讯。为提高数据交换的可靠性和完整性,采用了双冗余以太网卡和双通道CAN总线技术。对各个模块进行了详细分析设计之后,选择VxWorks操作系统和图形界面开发工具Tilcon作为最终的软件实现方案。通过熟悉嵌入式VxWorks系统及其应用程序开发环境Tornado后,对VxWorks系统和图形工具Tilcon开发技术进行了详细研究。使用面向对象的思想,设计出基于航海作业流程的触摸屏人机界面。完成具体方案设计之后,选用300M Pentium处理器及相关硬件作为开发平台。在Tornado2.2开发环境下进行C语言编程,实现整个系统功能。海图作业标绘台现已完成整个系统的研制,完成部分功能模块的检验与测试,目前设备运行状况良好,达到了系统设计时预期的构想。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-14
  1.1 选题的背景和意义  10-11
  1.2 国内外研究动态  11-12
    1.2.1 国外现状  11-12
    1.2.2 国内现状  12
  1.3 论文的主要内容及工作  12-14
第2章 VXWORKS系统及开发平台介绍  14-21
  2.1 嵌入式VXWORKS系统介绍  14
  2.2 TORNADO开发工具使用介绍  14-15
  2.3 图形开发工具TILCON介绍  15-17
  2.4 交叉开发平台的搭建  17-20
  2.5 本章小结  20-21
第3章航海作业标绘系统结构设计  21-43
  3.1 航海作业标绘系统方案分析  21-23
    3.1.1 航海作业标绘系统概要分析  21
    3.1.2 航海作业标绘系统硬件介绍  21-23
    3.1.3 航海作业标绘系统工作原理  23
  3.2 航迹绘图系统设计  23-31
    3.2.1 原理与组成  23-25
    3.2.2 伺服电机系统选择  25-26
    3.2.3 CDT800接口板的应用  26-29
    3.2.4 计算机软件设计  29
    3.2.5 绘图数学模型设计  29-31
  3.3 海图数字化设计  31-38
    3.3.1 数字化仪组成原理及设计分析  31-33
    3.3.2 数字化仪控制模块设计  33-34
    3.3.3 数字化仪软件结构设计  34-38
  3.4. 触摸屏定标器设计  38-42
    3.4.1 触摸屏原理介绍  38-39
    3.4.2 触摸屏控制电路设计  39-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章航海作业标绘系统通讯接口设计与实现  43-60
  4.1 串口通讯模块设计  43-45
  4.2 基于TCP/IP的网络通讯与双网卡冗余设计  45-50
    4.2.1 TCP/IP网络通讯设计  45
    4.2.2 网络程序设计  45-48
    4.2.3 双网卡冗余备份设计与实现  48-50
  4.3 CAN总线通讯接口设计  50-59
    4.3.1 CAN总线技术概述  50-54
    4.3.2 CAN总线通讯分析  54-58
    4.3.3 双冗余CAN通讯设计  58-59
  4.4 本章小结  59-60
第5章基于TILCON的界面设计与实现  60-69
  5.1 TILCON在VXWORKS工程中的嵌入  60-62
  5.2 航海标绘系统界面设计与实现  62-67
    5.2.1 人机界面设计原则  62-63
    5.2.2 标绘台界面设计  63-67
  5.3 TILCON汉字显示的实现  67-68
  5.4 本章小结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-72
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  72-73
致谢  73

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