专利名称：一种多串口导航信息模拟集成系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及了一种多路导航信息模拟集成系统，属于计算机软件技术领域。特别是涉及一种针对多种导航设备及综合导航显控台进行测试、维修而设计的多路导航信息模拟集成系统。通过对信号的模拟测试，可以对设备进行快速的检测和故障定位。
背景技术：
导航系统要为舰艇安全航行提供必要的导航信息，以保证舰艇正确、安全的航行。 现代舰艇上装备的导航系统(或设备)主要有舰船惯性导航系统、平台罗经、罗兰C接收机、奥米加导航接收机、子午仪卫星导航接收机、导航星全球定位系统接收机(GPS接收机或GL0NASS接收机)。同时，每艘舰艇上还要装备诸如罗经、计程仪等普航设备，由这些设备或其中的部分设备构成舰艇的导航系统，完成整个舰艇赋于导航系统的使命。此外，在大型舰艇上，还会配备有综合导航显控台，该设备是舰艇系统的核心导航设备。它利用组合导航计算机把各种导航设备联接起来，实现各种导航信息的互补和冗余，通过对导航信息进行综合优化与处理，极大地提高了导航系统总体精度、可靠性、自动化程度和快速反应能力。在这些导航设备和显控台的装配、使用时，特别是日常的维修、检测中，通常需要进行大量的半实物仿真和测试工作，以检验不同设备是否能够正常工作，并期望能在设备发生故障时，快速定位发生故障的设备。由于导航设备种类繁多，这就需要模拟设备既可以对单一的设备进行模拟测试，同时又可以对多台设备进行联合测试。目前，市场上有众多专用的模拟器产品，如GPS接收机等，使用每种导航设备对应的专用真实模拟机，不但价格昂贵，功能单一，而且不利于多种设备联合测试，同时携带也较为不便，也不利于日常的例行检测等情况。本发明针对现有技术中的不足和需求，提供了一种只需较少硬件，从而极大成本较低、但有较高灵活性的基于软件的导航信息模拟集成系统。利用VC提供基本显控界面环境，以多串口接入技术，实现多种导航设备的信息模拟和接受处理的多路导航信息模拟集成系统。使用结果表明，多路导航信息模拟集成系统可以简化测试设备装置，方便现场携带和使用，同时降低了成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种针对多种导航设备及综合导航显控台进行测试、维修而设计的多路导航信息模拟集成系统。在此系统下，可以对设备进行快速检测和故障定位。同时应保证方便携带和现场使用，并且成本较低。本发明为一种多路导航信息模拟集成系统，其技术方案如下多路导航信息模拟集成系统，其硬件主要包括PC104架构计算机，监控显示器、输入设备，RS232/RS485异步串行接口芯片、接口装置。监控显示器和输入设备与PC104架构计算机直接相连，接口装置为八串口驱动卡，通过RS232/RS485异步串行接口芯片与PC104 架构计算机相连。PC104架构计算机实现导航设备信息的模拟，并在监控显示器中显示提供人机交互界面，接口装置连接目标设备，接口装置可以提供八个串口。多路导航信息模拟集成系统的软件由主控模块、显示模块、配置模块、通信模块、 信息生成模块、数据处理模块、配置存储模块七个模块组成。主控模块协调和控制其余模块工作；在发送信息时，由显示模块将交互界面的命令传递至信息生成模块，信息生成模块根据所得命令生成对应信息，并将信息传递至通信模块进行发送；在接收信息时，由通信模块接收信息，并传递至数据处理模块，由数据处理模块进行分析处理，并将结果传递至显示模块，在交互界面中进行显示。主控模块是整个程序的框架，负责整个程序的流程控制与组织；显示模块负责显示当前系统的工作状态、各串口发送数据状态、各串口接收信息；配置模块负责对接口装置的八个串口分别进行配置，包括每个串口的波特率、数据位、停止位、 校验位参数；通信模块将根据配置信息进行数据通信，发送和接收导航信息；信息生成模块负责提供几种导航设备的导航信息生成；数据处理模块负责根据规定的通信协议内容， 对接收到的导航信息进行解析处理；配置存储模块记录系统配置信息，负责对各串口最后一次工作状态参数及发送导航信息内容进行存储，并在每次系统启动时调用。应用上述系统进行的一种多路导航信息模拟方法的实施步骤如下步骤一，启动导航信息模拟集成系统，由配置存储模块根据上次保存的配置文件， 读取记录信息，设置各串口参数，完成初始化工作。所述的由配置存储模块根据上次保存的配置文件，读取记录信息，是由该模块在系统启动时，调用配置文件(如20111010. ini)，以配置方案表的形式读取前一次系统的八个串口的配置信息以及所发送导航信息内容，并显示在当前用户界面显示。对于常规例行操作，可以免去每次开机对八个串口以及不同导航设备信息注意配置参数。对于配置文件的读取，支持文件存储功能，可以对设定好的参数进行存储，根据不同的实际应用场合调用。在默认情况下，系统将在系统关闭时自动记录最后一次系统各串口配置信息。步骤二，连接所使用的接口，使用导航信息模拟集成系统，设定所需导航信息参数，模拟产生导航信息，并通过接口装置发送导航信息。在系统内，信息生成模块接收由用户界面选择的设备和相关导航信息参数，根据所使用设备的通信协议规定，生成相应的导航信息。在信息生成模块中集成了电磁计程仪、 航迹仪、测深仪、GPS、罗兰C等多种设备的信息协议，并提供了默认设定参数。此外，对于参数设置有明确的意义及标准设定范围，信息生成模块可以提供配置超过数据范围的错误信息以及故障信息参数用于故障注入、设备的维修测试，这些信息将标注为非正常信息，并在用户界面中提示。步骤三，连接所使用的接口，使用导航信息模拟集成系统，通过接口装置，接收由导航设备发送的导航信息，存入缓存中。对接受信息，根据通信协议进行处理和解析，在监控显示器上进行显示。所述接收由导航设备发送的导航信息，是由通信模块对任何接口装置接收到的信息存入对应串口接收缓冲区中，再由数据处理模块读取缓冲区内容，根据不同导航设备通信协议进行信息解析处理。在数据处理模块中集成了电磁计程仪、航迹仪、测深仪、GPS、罗兰C等多种设备的信息协议。对于无法解析的导航信息和数据异常的导航信息，将在用户界面中给予提示。本发明具有以下的优点和积极效果
1)本发明实现了一种多路导航信息模拟集成系统，硬件结构依赖少，成本低，灵活性高，方便携带和使用。系统可以提供电磁计程仪、航迹仪、测深仪、GPS、罗兰C等多种设备的导航信息，包括设备一些故障信息的模拟。系统同时可以对多个目标设备进行信息模拟，可以代替真实的专用测试机应用于导航设备的测试、维修中，并为多种设备的联合测试提供可靠的导航信息源。2)本发明所构建的信息模拟集成系统，人机界面友好，使用方便，性能可靠。其设备的通信协议设置在数据处理模块和信息生成模块中，在设备更换及协议更新时，仅需修改少量模块，利于整体系统的更新升级。系统还提供了配置方案的存取功能，方便根据现场使用情况，快速调用需要的配置信息，方便日常测试工作。
图1是多路导航信息模拟集成系统组成；图2是模拟集成系统核心程序总体结构图；图3是模拟集成系统核心程序系统任务转移图；图4是导航信息模拟集成系统启动流程图；图5是发送数据状态转移示意图；图6是发送数据状态转移示意图。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的技术方案做进一步的说明。参照附图1，多路导航信息模拟集成系统由PC104架构计算机(即数据处理和控制计算机)，监控显示器、输入设备(鼠标、键盘)，RS232/RS485异步串行接口芯片、接口装置组成。监控显示器和输入设备与计算机直接相连，接口装置为八串口驱动卡，通过八路 RS232/RS485异步串行接口芯片与计算机相连。计算机中核心程序实现导航设备信息的模拟，由监控显示器和输入设备提供人机交互界面，接口装置提供的八个串口连接目标设备， 如电磁计程仪、航迹仪、测深仪、GPS、罗兰C等导航设备。参照附图2，多路导航信息模拟集成系统的软件由主控模块、显示模块、配置模块、 通信模块、信息生成模块、数据处理模块、配置存储模块七个模块组成。主控模块协调和控制其余模块工作；在发送信息时，由显示模块将交互界面的命令传递至信息生成模块，信息生成模块根据所得命令生成对应信息，并将信息传递至通信模块进行发送；在接收信息时， 由通信模块接收信息，并传递至数据处理模块，由数据处理模块进行分析处理，并将结果传递至显示模块，在交互界面中进行显示。主控模块是整个程序的框架，负责整个程序的流程控制与组织，调用各模块实现相应功能；显示模块负责提供人机交互界面，显示当前系统的工作状态、各串口发送数据状态、各串口接收信息；配置模块负责对八个串口分别进行配置，用户可以根据需要，分别设置每个串口的波特率、数据位、停止位、校验位参数；通信模块负责进行数据通信，读取发送缓冲区数据进行发送和从串口接收导航信息存入缓冲区；信息生成模块负责由用户指定的参数，根据内置的设备通信协议生成相应导航信息；数据处理模块负责内置的设备通信协议，对接收到的导航信息进行解析处理，并将处理后的数据提交至显示模块在显示器中显示；配置存储模块负责在每次开机时初始化系统工作状态，提供配置信息保存和读取功能，并在每次关机时对各串口最后一次工作状态参数及发送导航信息内容进行存储。参照附图3，模拟集成系统核心程序系统任务转移状态如图所示。系统在开机后， 完成初始化配置并进入主要流程控制任务状态中。主要流程控制任务包括信息综合处理、 通信管理和人机交互任务。时钟信号和收到数据时，都会触发相应事件，由通信管理任务完成数据的收发，并提交至信息综合处理和人机交互任务协同处理。用户通过界面操作发送指令，触发人机交互任务，指令将有通信管理和信息综合处理任务系统处理，实现用户的功能。所述系统在启动后主要施步骤如下步骤一，启动导航信息模拟集成系统，由配置存储模块根据上次保存的配置文件， 读取记录信息，设置各串口参数，完成初始化工作。在步骤一中所述流程，如图4所示，主要包括一下步骤①开始；②选择协议版本库；③选择配置文件(如20111010. ini)，并读取信息，写入配置方案表中。如果读取成功，则执行步骤④，读取失败，则转到步骤⑥；④根据配置信息，初始化各串口参数；⑤根据配置信息，设定发送缓冲区预留数据，转到步骤⑦；⑥按照默认设置，初始化各串口参数；⑦显示当前状态；步骤二，连接所使用的接口，使用导航信息模拟集成系统，设定所需导航信息参数，模拟产生导航信息，并通过接口装置发送导航信息。在步骤二中所述设定所需导航信息参数，模拟产生导航信息。在系统内，信息生成模块接收由用户界面选择的设备和相关导航信息参数，根据所使用设备的通信协议规定， 生成相应的导航信息。在信息生成模块中集成了电磁计程仪、航迹仪、测深仪、GPS、罗兰C 等多种设备的信息协议，并提供了默认设定参数。此外，对于参数设置有明确的意义及标准设定范围，信息生成模块也可以提供配置超过数据范围的错误信息以及故障信息参数用于设备的故障注入和维修测试，这些信息将标注为非正常信息，并在用户界面中提示。在发送数据时，状态转移如图5所示。用户设定信息发送频率，在时钟到达时，读取待发送数据进行发送。如果发送成功，则等待下次时钟；如果发送失败，则停止发送，并报警。步骤三，连接所使用的接口，使用导航信息模拟集成系统，通过接口装置，接收由导航设备发送的导航信息，存入缓存中。对接受信息，根据通信协议进行处理和解析，在监控显示器上进行显示。在步骤三种所述接收处理由导航设备发送的导航信息，状态转移如图6所示。等待数据发送至串口，并触发接收事件，通信模块对接收到的信息存入对应串口接收缓冲区中，再由数据处理模块读取缓冲区内容。在数据处理模块中集成了电磁计程仪、航迹仪、测深仪、GPS、罗兰C等多种设备的信息协议，根据不同导航设备通信协议进行信息解析处理， 得到信息中包含的数据，在用户界面中更新显示。对于数据范围异常或者校验信息异常的导航信息，在用户界面中报警。对于无法解析的导航信息，将数据丢弃，信息不进行更新，同时在用户界面中给予提示。继续等待下次数据接收事件。
权利要求
1.一种多路导航信息模拟集成系统，其特征在于该多路导航信息模拟集成系统，其硬件包括PC104架构计算机，监控显示器、输入设备，RS232/RS485异步串行接口芯片、接口装置；监控显示器和输入设备与PC104架构计算机直接相连，接口装置为八串口驱动卡，通过RS232/RS485异步串行接口芯片与PC104架构计算机相连；PC104架构计算机实现导航设备信息的模拟，并在监控显示器中显示提供人机交互界面，接口装置连接目标设备，接口装置可以提供八个串口；多路导航信息模拟集成系统的软件由主控模块、显示模块、配置模块、通信模块、信息生成模块、数据处理模块、配置存储模块七个模块组成；主控模块，负责整个程序的流程控制与组织协调其余模块工作；在发送信息时，由显示模块将交互界面的命令传递至信息生成模块，信息生成模块根据所得命令生成对应信息，并将信息传递至通信模块进行发送；在接收信息时，由通信模块接收信息，并传递至数据处理模块，由数据处理模块进行分析处理，并将结果传递至显示模块，在交互界面中进行显示；配置存储模块记录系统配置信息。
2.一种基于权利要求1所述的多路导航信息模拟集成系统进行的多路导航信息模拟方法，其实施步骤如下步骤一，启动导航信息模拟集成系统，由配置存储模块根据上次保存的配置文件，读取记录信息，设置各串口参数，完成初始化工作；所述的由配置存储模块根据上次保存的配置文件，读取记录信息，是由该模块在系统启动时，调用配置文件，以配置方案表的形式读取前一次系统的八个串口的配置信息以及所发送导航信息内容，并显示在当前用户界面显示；对于常规例行操作，可以免去每次开机对八个串口以及不同导航设备信息注意配置参数；对于配置文件的读取，支持文件存储功能，可以对设定好的参数进行存储，根据不同的实际应用场合调用；在默认情况下，系统将在系统关闭时自动记录最后一次系统各串口配置信息；步骤二，连接所使用的接口，使用导航信息模拟集成系统，设定所需导航信息参数，模拟产生导航信息，并通过接口装置发送导航信息；在系统内，信息生成模块接收由用户界面选择的设备和相关导航信息参数，根据所使用设备的通信协议规定，生成相应的导航信息；在信息生成模块中集成了电磁计程仪、航迹仪、测深仪、GPS、罗兰C的信息协议，并提供了默认设定参数；此外，对于参数设置有明确的意义及标准设定范围，信息生成模块可以提供配置超过数据范围的错误信息以及故障信息参数用于故障注入、设备的维修测试，这些信息将标注为非正常信息，并在用户界面中提示；步骤三，连接所使用的接口，使用导航信息模拟集成系统，通过接口装置，接收由导航设备发送的导航信息，存入缓存中；对接受信息，根据通信协议进行处理和解析，在监控显示器上进行显示；所述接收由导航设备发送的导航信息，是由通信模块对任何接口装置接收到的信息存入对应串口接收缓冲区中，再由数据处理模块读取缓冲区内容，根据不同导航设备通信协议进行信息解析处理；在数据处理模块中集成了电磁计程仪、航迹仪、测深仪、GPS、罗兰C 的信息协议；对于无法解析的导航信息和数据异常的导航信息，将在用户界面中给予提示。
全文摘要
本发明涉及一种多路导航信息模拟集成系统，其特征在于该多路导航信息模拟集成系统，其硬件包括PC104架构计算机，监控显示器、输入设备，RS232/RS485异步串行接口芯片、接口装置；监控显示器和输入设备与PC104架构计算机直接相连，接口装置为八串口驱动卡，通过RS232/RS485异步串行接口芯片与PC104架构计算机相连；PC104架构计算机实现导航设备信息的模拟，并在监控显示器中显示提供人机交互界面，接口装置连接目标设备，接口装置可以提供八个串口。本发明实现了一种多路导航信息模拟集成系统，硬件结构依赖少，成本低，灵活性高，方便携带和使用。本发明所构建的信息模拟集成系统，人机界面友好，使用方便，性能可靠。
文档编号G01C25/00GK102506901SQ20111037968
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者周正, 杨洪旗, 洪晟, 陶文辉 申请人:北京航空航天大学