[导读]船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)诞生于20世纪90年代。它是集通信、网络和信息技术于一体的多学科高科技的新型航海助航设备和安全信息系统。
船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)诞生于20世纪90年代。它是集通信、网络和信息技术于一体的多学科高科技的新型航海助航设备和安全信息系统。
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。
3主要模块设计
本方案中DSP主要用于AIS信号接收、船舶避碰参数运算和系统控制。所以选择C5402作为CPU,它可以根据需求工作在不同的模式下,主要用MP/MC的电平来决定,当MP/MC为高电平时,DSP工作在微处理器模式,此时接收来自AIS的数据,当MP/MC为低电平时,DSP工作在微计算机方式,用于避碰参数运算和系统控制。
3.1 AIS信息的采集
AIS信息经过鉴频、解调电路、RS 232电平转换以后进入微处理器。此处主要由软件实现。系统程序包括系统初始化程序、串口中断程序、数据处理程序、数据显示程序等。系统的初始化包括串口初始化、变量定义、文件设置、数据库的生成及处理等;串口中断程序主要完成AIS数据的采集;数据处理程序主要完成将AIS输出的数据格式转换为其他基于AIS信息的系统所需的格式,在数据处理过程中必须进行AIS数据的校验判断,以确保采集数据的可靠性;数据显示程序主要完成AIS数据的显示。其中信息解码的程序流程图如图2所示。
3.2 DSP和FPGA的接口设计
比较Altera公司的多个系列的FPGA产品,本设计选取CycloneⅡ系列的芯片EP2C35F672。它主要具有以下特性:嵌入式存储资源支持各种存储器应用和数字信号处理(DSP)实施的要求,引脚数量充裕有160个,可提供100个I/O用户引脚,且I/O具有三态缓冲、总线状态保持等功能,该芯片由128 MB FLASH内存和8 MB SSRAM存储区和两个串口。它可以满足本系统所需的数据采集控制和串行口复用等功能。接口电路如图3所示。
在上述设计中AIS信息的串口直接接到DSP芯片上,是为了避免直接应用多串行口中断共享方式可能会不可靠。原因是假如在服务串行口A时上一次检测过的串行口B发生了中断,此时中断服务程序如果直接退出,则中断B就未被服务。这种情况下,CPU可能会再次进入中断服务程序,多次进出中断必然造成处理器资源的浪费。更糟糕的是退出中断服务程序时,由于DSP中断标志位已经被清除且DSP中断引脚保持高电平,此时中断就不会再被标志,造成中断死锁导致外部中断根本无法继续工作。为确保DSP芯片及时接收到AIS信息,为AIS单独留下专用串口。
3.3 DSP和FPGA与其他外围电路的接口设计
船舶避碰系统中设计了基于同一片FPGA上的液晶显示接口和键盘接口,使避碰系统具有更强的功能。键盘接口利用FPGA内的硬件资源设计,在不影响DSP进行船舶避碰算法运算的条件下,用于船舶避碰系统的调试和控制。
同时完成了A/D、D/A模块的接口设计。模拟信号经过前置滤波、放大,再通过多路模拟开关和A/D转换器转换成数字信号进入FPGA,A/D、D/A模块与DSP的接口电路如图4所示。
4 结 语
本文研究的内容为基于AIS的船舶避碰系统,涉及到信息的解码过程,利用DSP作为系统的微处理器和FPGA作为接口的扩展与协调,根据接收的信息,进行船舶避碰算法的运算。
本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
全链路赋能净零智造,共“碳”共赢净零未来
关键字:
碳中和
AI
在人工智能 (AI) 的动态格局中,两项突破性技术—— 大型语言模型 (LLM)和检索增强生成 (RAG) ——因其在理解和生成类人文本方面的变革潜力而脱颖而出。本文对 LLM 和 RAG 进行了比较,阐明了它们的机制、...
关键字:
人工智能
AI
AI也将开启人类生活的无限新可能。从数据中心和云端,到边缘和PC,英特尔致力于让AI无处不在。他强调,开放的标准、安全性和可持续性是实现这一目标的关键要素。
关键字:
英特尔
AI
6月5日消息,在近日的2024年人工智能向善全球峰会(AI for Good Global Summit)上,ChatGPT之父、OpenAI首席执行官奥特曼提出了对中国人工智能发展的最新预测。
关键字:
ChatGPT
AI
凭借Arm CSS和KleidiAI等技术创新,Arm首席执行官Rene Haas预计,到2025年底,将有超过1,000亿台基于Arm架构设备可用于AI。
关键字:
AI
人工智能
英特尔需要有远见的CEO,否则难以逆转局面。数据中心计算、AI、机器学习是新的增长点,英特尔必须快速掉头,朝新大陆前进。
关键字:
英特尔
AI
芯片
美敦力、SETI协会以及领先的制造商正在构建 NVIDIA IGX 系统, 为 AI 在工业边缘赋能
关键字:
AI
天线
边缘计算
比亚迪电子、西门子、泰瑞达和 Alphabet 旗下公司 Intrinsic采用 NVIDIA Isaac 机器人平台开发自主机械臂、人形机器人和移动机器人
关键字:
AI
自主机器
机器人
【2024年6月3日,德国慕尼黑讯】人工智能(AI)的影响推动了全球数据中心能源需求的日益增长,凸显了为服务器提供高效可靠能源供应的必要性。英飞凌科技股份公司(FSE代码:IFX / OTCQX代码:IFNNY)已翻开A...
关键字:
AI
数据中心
电源
May 31, 2024 ---- 据TrendForce集邦咨询研究,受到供应商减产影响,自2023年第四季起涌进的大容量订单需求尚未被完全满足,加上其它终端产品欲凭借建置低价库存的采购策略而扩大订单,同时,AI服务器...
关键字:
AI
服务器
SSD
【2024 年 5月 31 日,中国上海讯】近期,不论是高阶电竞或是AI应用的发展,对于系统运算能力和性能的要求都在不断提升,因此,对电源的高转换效率与散热已成为未来市场的刚性需求。全球散热及电源解决方案品牌酷冷至尊(上...
关键字:
功率电源
半导体
AI
● Arm® 终端计算子系统(CSS)作为新的计算解决方案,结合了Armv9架构的优势,以及基于三纳米工艺节点,经过验证和证实为生产就绪的新Arm CPU和GPU实现,可赋能芯片合作伙伴快速创新,并加快产品上市进程。
●...
关键字:
AI
人工智能
5月31日消息,据媒体报道,OpenAI的CEO山姆·奥特曼(Sam Altman)正计划对公司进行重大重组,旨在将OpenAI转型为一家营利性企业。
关键字:
奥特曼
AI
科技体验中心由英特尔中国与金隅环贸合作打造,提供了一站式的展示、体验和交流平台。中心占地面积1500平方米,全面展示了英特尔推动计算创新的历史以及在中国的发展历程。同时,中心还通过一个个模拟实际场景的应用,呈现英特尔推动...
关键字:
计算
数字化
AI
May 29, 2024 ---- 根据TrendForce集邦咨询研究,受惠于AI 服务器自二月起扩大采用Enterprise SSD,大容量订单开始涌现,以及PC、智能手机客户为因应价格上涨,持续提高库存水位,带动2...
关键字:
AI
服务器
NAND Flash
5月29日,中科可控AI工作站系列新品首发亮相,双“国芯”配置,推动全场景智慧再升级!
关键字:
AI
近日,马斯克谈到了旗下AI初创公司xAI的聊天机器人Grok,声称要将其打造成“又严谨、又追求真理、又是最风趣”的AI聊天机器人,不过他承认,Grok在与OpenAI和Google竞争之前,还需要迎头赶上,马斯克也补充说...
关键字:
马斯克
Grok
ChatGPT
AI
xAI
2024年5月25日,上海市欧美同学会长宁分会与曼彻斯特大学中国中心以"智能向善 AI for good"为主题,联合举办了"第二届人工智能论坛"。人工智能领域的企业家和专家学者发表主题演讲及参与圆桌论坛,逾百余位海归学...
关键字:
人工智能
AI
大语言模型
人工智能(AI)在处理大量资料时,其实相当耗能,供电已是未来左右AI发展的重要关键之一,不过,摩根大通发布研究报告指出,AI 数据中心巨量水消耗问题相对被忽视,2030 年每天用水量可能达到 4.5 亿加仑。
关键字:
AI
数据中心
May 28, 2024 ---- 根据TrendForce集邦咨询观察,预期2024年第一季MLCC出货量应该是近三季的谷底,第二季ODM手中订单除AI服务器(AI Server)需求稳步成长,其余消费性电子因传统季节...
关键字:
AI
服务器
MLCC