基于FPGA的AIS數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議研究與實現(xiàn).pdf

1、船載自動識別系統(tǒng)(Automatic Identification System，AIS)利用甚高頻(VeryHigh Frequency，VHF)信道向周圍船舶定時發(fā)布自身信息，同時也實時接收周圍船舶的信息，以此來實現(xiàn)彼此的互相識別，對于加強(qiáng)海上交通運(yùn)輸管理、保證船舶安全航行具有重要意義。數(shù)據(jù)的獲取及數(shù)據(jù)的定時廣播發(fā)送對AIS系統(tǒng)有效通信和解決通信沖突至關(guān)重要，因此本文主要研究相關(guān)協(xié)議的FPGA實現(xiàn)。利用Altera公司的Quartu

2、s ii軟件進(jìn)行VHDL編程，實現(xiàn)了AIS數(shù)據(jù)鏈路層的打包及解包功能以及自組織時分多址接入(Self-Organized Time Division Multiple Access，SOTDMA)協(xié)議。
　　論文首先闡述了AIS系統(tǒng)的研究背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用情況，分析了軟件開發(fā)環(huán)境、工作流程、協(xié)議棧類型、消息類型及結(jié)構(gòu)等;隨后分兩部分討論了AIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的具體實現(xiàn):(1)數(shù)據(jù)鏈路層打包及解包功能的FPGA實現(xiàn)。為

3、了獲取數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行了GPS信息接收與提取模塊設(shè)計，主要完成從GPS中接收各個句段信息，并且從特定句段中提取經(jīng)緯度、速度等船位報告信息。數(shù)據(jù)獲取之后，接下來進(jìn)行了數(shù)據(jù)的打包及解包功能設(shè)計，主要完成將獲取數(shù)據(jù)按照AIS的數(shù)據(jù)傳輸格式進(jìn)行打包處理，同時對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解包校驗處理。(2)進(jìn)行時隙選擇的SOTDMA協(xié)議的FPGA實現(xiàn)。主要完成了用SOTDMA協(xié)議自主選擇自身發(fā)射時隙并定時發(fā)射信息等內(nèi)容，包括了系統(tǒng)初始化、系統(tǒng)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)自