一种船用电子海图导航仪制造技术

本发明专利技术提出一种船用电子海图导航仪，包含有ARM开发板和外围电路，ARM开发板与电子海图系统相连，外围电路包括北斗信号接收模块、串口卡扩展模块、电子罗盘模块；ARM开发板的串口通信端通过信号线连接到串口卡扩展模块的输入输出端，ARM开发板的输入输出端通过信号线连接到北斗信号接收模块的输入输出端，ARM开发板的输入端通过信号线连接到电子罗经模块的输出端，ARM开发板的输出端通过信号线连接到液晶显示模块的输入端。该导航仪是集成一体化的综合导航仪，采用了简便、实用、使用灵活、性价比高，稳定可靠的方案，在带有电子海图系统的北斗接收机上集成当前技术成熟的电子罗经，通过单一设备就可以实现船舶的定位导航。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及船用通导设备技术，可用于船舶航行过程中的定位导航，特别适用于内河船舶和渔船。
技术介绍
随着2009年6月召开的海上安全委员会(MSC)第86届大会上，国际海事组织(MO)批准修订国际海上人命安全公约(S0LAS)，要求强制配备电子海图显示与信息系统(E⑶IS)，现在沿海和远洋船舶上都安装了 AIS (船舶自动识别系统)、GPS (全球定位系统)、Gyro (罗经)、雷达、E⑶IS (电子海图显示与信息系统)等通讯导航设备，保证船舶的安全航行。但这些导航设备相互独立，各种导航信息还没有综合处理平台。但由于这些设备费用都比较高，鉴于安装成本的考虑，一些内河船舶和渔船导航设备还是比较落后。 另外，随着我国北斗卫星导航系统的建成和北斗新一代全球卫星导航系统的实施，船舶导航关键设备将实现从GPS到北斗的更新与应用。北斗卫星信号的接收与应用就显得十分迫切。在船舶应用领域，北斗在渔业中得到非常好应用，北斗卫星导航系统的应用可以极大保障了渔船出海安全，巩固和发展了渔业生产。但是，还没有应用到大部分船舶中，随着北斗卫星导航系统的成熟，考虑到国家战略安全的需要，北斗系统必将大量应用的商船上，从而摆脱对GPS的严重依赖。目前，国内对北斗卫星信号接收机已经有很多单位在研发，但都只实现对北斗信号的接收功能，并没有很好地与电子海图系统结合在一起，不能直观显示船位信息。国外开发的类似的GPS接收机可以很好实现这个功能，例如美国Garmin公司GPSMAP系列船用导航仪，但也没有把电子罗经结合在一起。电子罗盘是近年兴起的一个应用，现在手机上得到了很好应用，如果把这项应用也推广到船用导航设备上，将是一个非常实用且有价值的应用。综上所述，实现一个集电子海图与电子罗经于一体的北斗接收机，是非常有实用价值的应用。现在，开发一种把这些应用组合成一个独立的、相互间可以进行信息通信、并把所有信息融合在一起综合的导航设备是有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对当前船舶航行安全的需要和设备安装成本的考虑，提供一种集多种导航功能于一体的综合导航设备，该设备既有各个独立设备所具有的功能，又有作为一个整体有其特有的功能。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是，—种船用电子海图导航仪,包含有ARM开发板和外围电路,ARM开发板与电子海图系统相连，外围电路包括北斗信号接收模块、串口卡扩展模块、电子罗盘模块；ARM开发板的串口通信端通过信号线连接到串口卡扩展模块的输入输出端，ARM开发板的输入输出端通过信号线连接到北斗信号接收模块的输入输出端，ARM开发板的输入端通过信号线连接到电子罗经模块的输出端，ARM开发板的输出端通过信号线连接到液晶显示模块的输入端。ARM开发板还通过串口卡扩展模块与GPS、AIS、罗经、计程仪，风向风速仪、测深仪、ARPA相连。该船用电子海图导航仪由北斗导航接收模块、串口卡扩展模块，电子罗经模块和电子海图显示与信息系统，ARM开发板和显示屏组成，由硬件和软件两部分组成。硬件由ARM开发板和外围电路组成，该外围电路包括北斗信号接收模块、串口卡扩展模块、电子罗盘模块，液晶显示模块。开发板的串口通信端通过信号线连接到串口卡扩展模块的输入输出端，开发板的输入输出端通过信号线连接到北斗信号接收模块的输入输出端，开发板的输入端通过信号线连接到电子罗经模块的输出端，开发板的输出端通过信号线连接到液晶显示模块的输入端。软件主要是电子海图显示与信息系统，具有显示矢量电子海图，接收与解析外部信号，航行计划，航行监控等功能。北斗接收模块具有接收和发送双重功能，通过天线接收北斗卫星信号后，经过接 收机的处理最后得出天线的具体位置，并能把位置信息发送到RS232串口，通过串口再发送与其连接的设备。要实现电子罗盘功能，需要一个检测磁场的三轴磁力传感器和一个三轴加速度传感器。电子罗经模块通过将三轴磁力计和三轴加速计集成在一个封装里的二合一传感器模块实现获取移动物体的航向和姿态。这个模块可以采用意法半导体推出将三轴磁力计和三轴加速计集成在一个封装里的二合一传感器模块LSM303DLH，通过这样一个模块可以得到船舶正确的航向，并输出至电子海图系统。电子海图系统读取来自北斗接收模块的定位信息和电子罗经的航向信息和外接设备信号，把这些导航信息集中在电子海图系统中并输出至显示屏上。电子海图系统除了显示各种导航信息外，还具备显示电子海图，航次计划，航行监控等功能。能够解析并以IHO S-52的标准显示符合IHO S-57格式的矢量电子海图数据，能够自动保存船舶的航行记录并回放历史轨迹。本专利技术的优点在于，该导航仪是集成一体化的综合导航仪，采用了简便、实用、使用灵活、性价比高，稳定可靠的方案，在带有电子海图系统的北斗接收机上集成当前技术成熟的电子罗经，通过单一设备就可以实现船舶的定位导航。这种系统成本更加低廉，且使用方便，安全可靠，在内河船舶和渔船上可以发挥极大的作用。本专利技术把电子海图系统很好地与北斗接续收机和电子罗经结合起来，形成一个综合的导航仪，不仅是硬件上一种简单集成，而是各种数据的综合处理分析，形成一种更强功能的系统。电子海图可以读取本设备内部的导航数据而不依赖于外部信号源，在没有安装GPS、罗经的情况下，一样实现导航需求，从而实现船舶的可视化的安全航行，也可从一定程度上减轻船员的负担。附图说明图I是本专利技术提出的导航仪的结构示意图；图2是北斗接收模块的结构示意图；图3是电子海图系统的功能示意图。具体实施例方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本专利技术。如图I所示，本专利技术提出的船用电子海图导航仪包含有ARM开发板和外围电路，ARM开发板与电子海图系统相连，外围电路包括北斗信号接收模块、串口卡扩展模块、电子罗盘模块；ARM开发板的串口通信端通过信号线连接到串口卡扩展模块的输入输出端，ARM开发板的输入输出端通过信号线连接到北斗信号接收模块的输入输出端，ARM开发板的输入端通过信号线连接到电子罗经模块的输出端，ARM开发板的输出端通过信号线连接到液晶显示模块的输入端。ARM开发板还通过串口卡扩展模块与GPS、AIS、罗经、计程仪，风向风速仪、测深仪、ARPA相连。如图I所示，该导航仪的硬件部分主要有ARM开发板，北斗接收模块，电子罗经模块和串口卡扩展模块。北斗接收模块和电子罗经模块对对接收到的信号进行处理后，把结果放在存储单元中，并且可以实时不间断对信号时进行接收处理，不断更新存储单元中 的数据。通过串口卡扩展模块，还可以接收GPS、AIS、罗经，风向风速仪，测深仪，计程仪和ARPA等外部信号，这些都是标准的NMEA0183的信号。在通过底层的数据处理后，由电子海图系统软件负责对各种导航数据进行处理，对系统自带的北斗定位信号和电子罗经信号，只需要从存储单元中读取出来显示即可，对于外部信号则需要通过操作系统读取串口信息，对接收到的数据进行解析。它同时也是北斗接收模块和电子罗经模块进行配置的一个接口，提供上层测试平台，以判断北斗接收模块和电子罗经模块工作是否正常。电子海图系统除了能接收导航信息外，还有一个重要功能是显示矢量电子海图，并且能把本船航行信息直观地显示在电子海图上，比如船位、航本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船用电子海图导航仪，其特征在于，包含有ARM开发板和外围电路，ARM开发板与电子海图系统相连，外围电路包括北斗信号接收模块、串口卡扩展模块、电子罗盘模块；ARM开发板的串口通信端通过信号线连接到串口卡扩展模块的输入输出端，ARM开发板的输入输出端通过信号线连接到北斗信号接收模块的输入输出端，ARM开发板的输入端通过信号线连接到电子罗经模块的输出端，ARM开发板的输出端通过信号线连接到液晶显示模块的输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄玉贵，王胜正，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：