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基于VxWorks的ECDIS基础显示平台研究

作　者: 郭嘉亮
导　师: 曾建辉
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 电子海图 S-57 S-52 VxWorks Tilcon
分类号: U675.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 37次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

电子海图显示与信息系统(Electronic Chart Display and Information System,ECDIS)作为一种重要的船舶辅助航行系统,对民用船舶安全航行保障和海军舰艇作战指挥辅助决策有着重要的应用价值。本文根据国际海道测量组织(IHO)和国际海事组织(IMO)制定的ECDIS相关标准及规范,研究并设计实现了基于VxWorks实时操作系统的ECDIS基础显示平台。论文采用软件工程学中常用的模块化设计思想,将基础显示平台按不同的功能化分为六个不同的模块,利用VxWorks嵌入式实时操作系统的实时多任务机制,为每个模块分别创建一个VxWorks任务,实现了一个多任务并行的实时性较高的嵌入式应用系统。针对与图形用户界面不相关的模块,论文采用面向对象程序设计方法设计实现了若干个功能独立的、内聚性较高的、耦合性较低的、健壮性良好的类,实现了对S-57标准海图源文件和S-52标准海图表示库的解析。针对与图形用户界面相关的模块,论文使用Tilcon IDS图形用户界面开发工具,设计实现了基于VxWorks的ECDIS基础显示平台的界面部分,同时使用Tilcon绘图API实现了海图信息的符号化绘制。论文研究过程中,通过对IHO S-57标准、IHO S-52标准和IMO ECDIS性能标准的深入分析,设计实现了一个组织高效、便于频繁读取的系统电子航海图(SENC)数据库、设计实现了一种便于查找的S-52表示库的内存数据结构、研究实现了基于快速显示的图形绘制算法。最后,论文采用功能性测试方法,对ECDIS基础显示平台进行了测试,测试结果显示：本文研究设计的ECDIS基础显示平台符合IHO和IMO相关标准的要求。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题背景与意义  10-11
  1.2 课题的研究概况  11-12
    1.2.1 研究与应用概况  11-12
    1.2.2 研究面临的问题  12
  1.3 课题的研究内容与研究方法  12-15
    1.3.1 课题的研究内容  12-13
    1.3.2 课题的研究方法  13
    1.3.3 论文的组织结构  13-15
第2章基于VxWorks的ECDIS基础显示平台  15-24
  2.1 引言  15
  2.2 ECDIS基础显示平台  15-16
  2.3 VxWorks操作系统  16-21
    2.3.1 VxWorks的任务  17-18
    2.3.2 任务间的通信机制  18-20
    2.3.3 板级支持包  20
    2.3.4 应用程序开发流程  20-21
  2.4 基础显示平台的任务策略  21-23
    2.4.1 任务设计原则  21-22
    2.4.2 基础显示平台的任务策略  22-23
  2.5 本章小结  23-24
第3章 SENC数据库的设计  24-45
  3.1 引言  24
  3.2 解析ENC  24-32
    3.2.1 ENC的数据模型  25-26
    3.2.2 ENC的数据结构  26-29
    3.2.3 ENC的数据封装标准  29-30
    3.2.4 解析程序设计  30-32
  3.3 SENC坐标系的选取  32-34
    3.3.1 坐标系的选取  32-33
    3.3.2 墨卡托投影变换  33-34
  3.4 SENC的存储结构  34-36
    3.4.1 二进制文件  34
    3.4.2 无拓扑矢量数据结构  34-36
  3.5 多边形分解算法  36-42
    3.5.1 算法的选取  37-38
    3.5.2 算法的实现  38-42
  3.6 SENC单元的创建  42-43
  3.7 本章小结  43-45
第4章海图表示库解析  45-55
  4.1 引言  45
  4.2 表示库的符号化指令  45-46
  4.3 表示库字段解析  46-53
    4.3.1 颜色表解析  47-49
    4.3.2 符号表解析  49-51
    4.3.3 查找表解析  51-53
  4.4 解析程序的封装  53-54
  4.5 本章小结  54-55
第5章基础显示平台的实现  55-70
  5.1 引言  55
  5.2 基础显示平台界面设计  55-57
    5.2.1 Tilcon IDS简介  55-56
    5.2.2 VxWorks下使用Tilcon  56
    5.2.3 Tilcon应用程序开发流程  56-57
  5.3 视区管理的实现  57-59
    5.3.1 坐标系的转换  57-58
    5.3.2 视区类的设计  58-59
  5.4 直线段裁剪算法  59-63
    5.4.1 Cohen-Sutherland裁剪算法  60-61
    5.4.2 Cohen-Sutherland裁剪算法的实现  61-63
  5.5 多边形填充与裁剪算法  63-64
  5.6 海图物标绘制  64-66
  5.7 功能性测试  66-69
  5.8 本章小结  69-70
结论  70-71
参考文献  71-75
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  75-76
致谢  76

基于VxWorks的ECDIS基础显示平台研究

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