专利名称：一种内河航道的嵌入式电子江图导航装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及内河航道导航装置，特别涉及内河航道电子江图导航装置。
背景技术：
船舶在内河中航行时，由于内河通航环境的特殊性，船舶定位的要求较高，特别在 闸区、桥区、狭窄河段等航区，对船舶定位的要求更高。如果运用DGPS(Difference Global Positioning System，差分全球定位系统)和动态电子江图，则可以在内河航道中实现高精 度可靠的船舶导航，从而为内河船舶提供导航与避碰服务，同时也为疏浚、航道管理带来便 利。目前内河中使用的电子江图导航装置大多数都是基于个人计算机，对使用人员的 要求较高，既要懂电子江图技术，又要求能够操作个人计算机。同时，基于个人计算机的电 子江图导航硬件系统要求高，功耗大并且难以维护。当然，也有定制的嵌入式电子江图导航 装置，但是其功能仅仅局限于地图显示和定位，没有功能扩展的接口和空间，计算能力和显 示驱动能力都非常有限。
发明内容本实用新型的目的是提供一种集电子江图信息显示及编辑、船舶定位、周边环境 感知，导航、避碰决策等功能为一体，高精度的内河航道嵌入式电子江图导航装置。本实用新型实现上述目的的技术方案是包括信息输入模块、信息处理模块、信息 输出模块、系统调试模块、电源管理模块和嵌入式软件系统。信息输入模块包括串口、USB 鼠标；信息处理模块包括嵌入式处理器、SD卡模块、SDRAM、FLASH ；信息输出模块包括音 频输出接口、VGA驱动接口、USB host ；系统调试模块包括USB device,网口。信息处理 模块分别通过串口连接信息输入模块，通过VGA驱动接口和音频输出接口连接信息输出模 块，通过USBdevice和网口连接系统调试模块。嵌入式处理器，用于驱动外设，信息集成处理；电源管理模块为各模块单元提供提 供220V交流电、5V和3. 3V直流电；通过嵌入式处理器驱动显示器的VGA驱动接口，提供 1024*768的驱动接口与协议支持；SD卡接口，用于储存江图数据；两个SDRAM，提供程序运 行的场所和临时数据存储；NAND FLASH，提供程序的装载空间和OS引导空间；USB host 13 提供鼠标接口 ；网口，为定制内核和烧录内核提供接口 ；两个RS232协议标准的串口，提供 GPS、AIS及其它传感器的接口 ；音频输出接口，提供音频报警接口。嵌入式软件系统集电子江图信息显示及编辑、船舶定位、周边环境感知，导航、避 碰决策等功能为一体。本实用新型具有以下特点(1)江图的解析和显示符合IHO S57与S52标准，江图支持多种模式显示和旋转显 示，并具备编辑和注释功能；(2)精度大大高于电子江图导航系统，通过DGPS信号定位，并通过AIS信息反算验证；(3)距离、方位信号实现数字化录入和显示，并支持语音播报。方便操作人员的操 作和读取，降低操作失误率；(4)在动态更新电子江图的同时，通过AIS和雷达感知船舶航行环境，更好地支持 导航和避碰决策；(5)可扩展其它辅助功能，如打印，地图更新等功能。总之，本实用新型利用嵌入式硬件平台，选用具有二维显示驱动加速能力的处理 器，软件以WINCE 6.0构建嵌入式操作系统。以开放式分层结构，组件的形式提供接口，便 于管理和维护。是一种功能全、成本低、稳定性高、精度高、易操作、易扩展的内洞航道的嵌 入式电子江图导航装置。
图1为本实用新型的构成框图。图2为本实用新型工作执行流程图。图3为本实用新型处理器核心的原理图。图4为本实用新型处理器和显示器的VGA驱动及接口原理图。图5为本实用新型SD卡接口原理图。图6为本实用新型GPS和AIS串口接口原理图。图中2.嵌入式处理器，3.电源管理模块，4. VGA驱动接口，5. SD卡接口，6. USB device, 7.串口，8. NAND FLASH, 9.网口，10. USB 鼠标，11.音频输出接口，12. SDRAM，13. USB host。
具体实施方式
包括信息输入模块、信息处理模块、信息输出模块、系统调试模块、电源管理模块 和嵌入式软件系统。信息输入模块包括串口 7、USB鼠标10 ；信息处理模块包括嵌入式处 理器2、SD卡模块5、SDRAM 12、FLASH 8 ；信息输出模块包括音频输出接口 11、VGA驱动接 口 4、USB host 13 ；系统调试模块包括USB device 6、网口 9。信息处理模块分别通过串 口 7连接信息输入模块，通过VGA驱动接口 4和音频输出接口 11连接信息输出模块，通过 USB device6和网口 9连接系统调试模块。如图1所示，用ARM9处理器AT91SAM9263作为嵌入式处理器2，其内含9条总线矩 阵、具有2D图形加速功能。处理器核心的原理图如图3所示。用两片HY57V561620CTP扩 展 64M 的 SDRAM12 ；用 K9F1208U0M 扩展 64M 的 NAND FLASH8 ；用 UDA1341TS 音频数字信号编 译码器作为音频输出接口 11的驱动芯片；用以低16位数据总线扩展的CS8900芯片实现太 网网口 9 ；用VGA专用驱动芯片CH7013B作为VGA驱动接口 4的驱动芯片，VGA驱动及接口 原理如图4所示；用IG MMC/SD卡作为大容量存储，SD卡接口原理图如图5所示；用MAX202 作为串口 7的电平转换芯片，串口原理如图6所示。如图2所示，本实用新型的执行过程为1、系统上电之后，嵌入式处理器2通过Bootloader初始化RAM和起动内核镜像。 进入WINCE系统，起动应用程序；
4[0026]2、程序起动主线程，进行资源分配、初始化程序框架、并载入动态连接库资源、数 据库驱动；3、系统创建2个新线程资源显示线程和数据处理线程。显示线程任务是初始化 GUI图形界面，图形显示准备就绪，把内存数据通过显示设备输出；数据处理线程任务是 处理S57数据解析，按S52标准显示江图；4、通过GPS、AIS传感器获取船只的实时信息，为监控与报警模块提供实时参数， 并与操作人员设定的静态参数进行比较。5、等待事件触发；6、若接收到江图显示事件触发，则把地图数据进行二次缓冲，并按S52显示标准
重新显示。7、若接收到江图查询事件触发，则按照IH0S57特征物标、空间目标和特征物标属 性，实现信息关联，找到对应信息；8、若接收到江图标注事件触发，则生成标注目标，并分层显示；9、若接收到航线编辑事件触发，则显示界面上叠加计划航线，通过输入航线拐点， 自动连接成计划航线。10、若接收到航线库管理事件触发，则按编辑完成的一条计划航线，存放到计划航 线库中。11、若接收到航线检查事件触发，则通过多个约束条件对航线有效性进行判断。12、若接收到避碰警告事件触发，则以声音和图像的方式作出警告。13、循环 5-13 步骤。
权利要求一种内河航道的嵌入式电子江图导航装置，其特征在于包括信息输入模块、信息处理模块、信息输出模块、系统调试模块、电源管理模块和嵌入式软件系统；信息输入模块包括串口(7)、USB鼠标(10)；信息处理模块包括嵌入式处理器(2)、SD卡模块(5)、SDRAM(12)、FLASH(8)；信息输出模块包括音频输出接口(11)、VGA驱动接口(4)、USB host(13)；系统调试模块包括USB device(6)、网口(9)；信息处理模块分别通过串口(7)连接信息输入模块，通过VGA驱动接口(4)和音频输出接口(11)连接信息输出模块，通过USB device(6)和网口(9)连接系统调试模块。
专利摘要一种内河航道的嵌入式电子江图导航装置，包括信息输入模块、信息处理模块、信息输出模块、系统调试模块、电源管理模块和嵌入式软件系统。信息输入模块包括串口、USB鼠标；信息处理模块包括嵌入式处理器、SD卡模块、SDRAM、FLASH；信息输出模块包括音频输出接口、VGA驱动接口、USB host；系统调试模块包括USB derice、网口。信息处理模块分别通过串口连接信息输入模块，通过VGA驱动接口和音频输出接口连接信息输出模块，通过USBdevice和网口连接系统调试模块。具有集电子江图信息显示及编辑、船舶定位、周边环境感知，导航、避碰决策等功能为一体，功能全、成本低、稳定性高、精度高、易操作、易扩展的优点。适用于各种内河船舶的电子江图导航。
文档编号G01C21/20GK201672927SQ20102012516
公开日2010年12月15日 申请日期2010年3月5日 优先权日2010年3月5日
发明者万剑, 严新平, 初秀民, 李朝辉, 李龙, 苗凤林 申请人:武汉理工大学;武汉南华工业设备工程股份有限公司