基于VxWorks的综合导航信息处理系统的研究与实现

论文摘要

综合导航信息处理系统是船用导航系统的重要设备,它采用计算机技术和数据融合技术,将各种导航设备有机地结合起来,实现导航信息的数据融合、集中控制和集中显示。这对综合导航信息处理系统的数据管理能力、信息交换速度、系统显示效果等方面有很高的要求。随着嵌入式系统在社会经济、军事、交通、通信等相关行业的广泛应用,嵌入式相关软件技术亦成为研究热点,嵌入式界面开发工具,嵌入式数据库,嵌入式通讯技术也都有了迅猛发展。这些都为综合导航信息处理系统的发展提供了坚实的基础。本文以我校研制的某型综合导航信息处理系统的开发为背景,结合综合导航系统的特点和实时嵌入式操作系统的特性,对综合导航信息处理系统进行总体设计,旨在提高综合导航系统的整体性能。本文以VxWorks操作系统为系统平台,使用当前强大的用户图形开发工具Tilcon,运用嵌入式通讯技术,数据库技术及综合导航数据融合技术,对系统数据优化、存储、通讯和显示等方面进行研究与设计,使其成为用户友好,信息管理方便,性能稳定可靠的产品。本文简要地介绍了研究领域的发展过程、现状及其特点。并依据综合导航信息处理系统的性能分析,对整个体系统软硬件平台做了整体设计。深入研究VxWorks操作系统及其通讯技术,实现VxWorks下的双网卡冗余通讯和串口通讯。介绍了嵌入式图形开发工具Tilcon的结构原理与开发方法,详细说明了基于Tilcon的人机交互模块的设计过程,包括界面设计、程序设计的关键代码和程序调试过程,设计出了显示友好、操作简单的人机交互系统。详细介绍了嵌入式数据库Berkeley DB的存储机制及开发过程,实现对导航数据、故障信息等数据的存储,方便日后的航海分析。文章还利用卡尔曼滤波原理实现了对导航数据的优化设计。论文的最后建立测试系统,测试结果表明本系统人机交互界面美观、操作灵活方便、系统稳定可靠、实现了通讯功能和存储功能,具有一定的实际意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 相关内容研究动态
• 1.2.1 综合导航信息处理系统的发展
• 1.2.2 VxWorks操作系统的发展趋势
• 1.3 论文主要研究内容
• 第2章 综合导航信息处理系统总体设计
• 2.1 综合导航信息处理系统的性能要求
• 2.2 综合导航信息处理系统的硬件配置
• 2.3 系统软件总体设计方案
• 2.3.1 软件开发平台
• 2.3.2 软件开发方法的选择
• 2.3.3 综合导航信息处理系统框架设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 综合导航信息存储技术与优化技术
• 3.1 嵌入式数据库Berkeley DB
• 3.1.1 Berkeley DB数据库简介
• 3.1.2 Berkeley DB数据库结构特点
• 3.1.3 Berkeley DB数据库的存储机制
• 3.1.4 Berkeley DB在VxWorks下的使用
• 3.2 Berkeley DB在综合导航信息处理系统中的应用
• 3.2.1 系统数据存储功能模块设计流程
• 3.2.2 系统数据存储模块功能实现
• 3.3 信息优化模块设计
• 3.3.1 卡尔曼滤波概述
• 3.3.2 扩展卡尔曼滤波技术
• 3.3.3 卡尔曼预测技术
• 3.3.4 信息优化方案设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 综合导航信息处理系统接口设计
• 4.1 网络通讯设计
• 4.1.1 VxWorks系统的网络通讯技术
• 4.1.2 VxWorks系统的网络结构
• 4.1.3 广播通讯技术
• 4.1.4 双网卡冗余技术
• 4.1.5 网络通讯的实现
• 4.2 串口通讯设计
• 4.2.1 串口通讯概述
• 4.2.2 串口通讯设计流程
• 4.3 本章小结
• 第5章 综合导航信息处理系统人机交互界面设计
• 5.1 嵌入式图形开发工具Tilcon
• 5.1.1 Tilcon概述
• 5.1.2 Tilcon图形开发工具的组成及原理
• 5.2 人机交互系统总体设计
• 5.2.1 人机交互界面设计要求
• 5.2.2 人机交互系统功能模块设计
• 5.2.3 人机交互系统操作方案设计
• 5.3 人机交互界面开发步骤
• 5.3.1 搭建Tilcon应用环境
• 5.3.2 人机交互界面图形设计
• 5.3.3 人机交互界面软件实现
• 5.4 综合导航信息处理系统软件调试
• 5.4.1 测试环境的建立
• 5.4.2 系统运行测试
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢