面向船用電子系統(tǒng)的一體化網(wǎng)絡架構與設計.pdf

1、隨著21世紀信息技術的高速發(fā)展，先進理論與設備的層出不窮，航海技術迎來了重大的沖擊與挑戰(zhàn)。為了保障船舶航行安全，更多的航海電子設備得以應用，船舶電子設備的復雜化，也使得船舶的信息與控制問題越來越突出。船舶電子系統(tǒng)的一體化系統(tǒng)，能夠有效地監(jiān)控船舶的各項信息，充分發(fā)揮各類電子設備的功能，保障船舶航行的安全。面向船用電子系統(tǒng)的一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)作為現(xiàn)代船舶的綜合化處理系統(tǒng)，其研究已迫在眉睫。
　　本課題針對上述問題，分析國內(nèi)外先進的總線通信

2、技術，并與船舶的實際情況相結合，設計了船用電子系統(tǒng)的一體化網(wǎng)絡架構，同時對船用電子系統(tǒng)的一體化網(wǎng)絡架構中的關鍵模塊進行研究、設計與驗證，最后對船用電子系統(tǒng)的一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)進行測試。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.研究了船用電子系統(tǒng)的一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)架構設計方案。從船用電子系統(tǒng)的一體化功能需求著手，分析常用的幾種數(shù)據(jù)總線技術，然后結合 MIL-STD-1553B協(xié)議和光纖通道技術各自的數(shù)據(jù)通信特點，設計了船用電子系統(tǒng)的一體化網(wǎng)絡架構方案，

3、并對其通信機制進行簡單的介紹與設計。
　　2.研究了船用電子系統(tǒng)的一體化網(wǎng)絡架構中光纖通道與 MIL-STD-1553B總線的接口模塊，根據(jù)兩種協(xié)議各自的特性，自定義了專門的一體化系統(tǒng)網(wǎng)絡協(xié)議幀，并在此基礎上對其中核心模塊——協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，進行了深入的研究與設計，并對協(xié)議轉(zhuǎn)換過程中的關鍵功能模塊進行了設計。
　　3.研究了船用電子系統(tǒng)的一體化網(wǎng)絡架構中的信息采集與監(jiān)控子系統(tǒng)，首先對子系統(tǒng)中涉及的MIL-STD-1553B總線

4、技術進行了大致的介紹，特別是對消息字進行了詳細地介紹，并且將子系統(tǒng)分為信息采集與控制模塊、系統(tǒng)控制模塊和系統(tǒng)監(jiān)視器模塊三大模塊，并對其中信息采集與控制模塊、系統(tǒng)控制模塊進行了詳細地研究與設計。
　　4.研究在FPGA平臺上對船用電子系統(tǒng)的一體化系統(tǒng)各關鍵模塊進行設計實現(xiàn)與驗證。根據(jù)船用電子系統(tǒng)的一體化系統(tǒng)硬件實現(xiàn)的具體資源需求，對 FPGA芯片進行選型，然后對系統(tǒng)的總體邏輯設計進行介紹，同時對其中的關鍵模塊進行邏輯設計并驗證；然后

5、根據(jù)船用電子系統(tǒng)的一體化系統(tǒng)功能目標，搭建實驗室測試環(huán)境對一體化系統(tǒng)進行功能測試和性能測試。
　　本課題通過分析國內(nèi)外先進的船用電子系統(tǒng)的一體化網(wǎng)絡系統(tǒng)，對船用電子系統(tǒng)的一體化中的關鍵功能目標進行分析，研究采用MIL-STD-1553B協(xié)議和光纖通道技術對船用電子系統(tǒng)的一體化網(wǎng)絡架構進行設計，通過高帶寬與高速率的通信總線技術，提高船舶的實時性，同時完成船舶的指揮與控制的一體化。本論文面向船用電子系統(tǒng)的一體化網(wǎng)絡架構與設計，與現(xiàn)有船