專利名稱：一種多串口導航信息模擬集成系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及了一種多路導航信息模擬集成系統，屬于計算機軟件技術領域。特別是涉及一種針對多種導航設備及綜合導航顯控臺進行測試、維修而設計的多路導航信息模擬集成系統。通過對信號的模擬測試，可以對設備進行快速的檢測和故障定位。
背景技術：
導航系統要為艦艇安全航行提供必要的導航信息，以保證艦艇正確、安全的航行。 現代艦艇上裝備的導航系統(或設備)主要有艦船慣性導航系統、平臺羅經、羅蘭C接收機、奧米加導航接收機、子午儀衛星導航接收機、導航星全球定位系統接收機(GPS接收機或GL0NASS接收機)。同時，每艘艦艇上還要裝備諸如羅經、計程儀等普航設備，由這些設備或其中的部分設備構成艦艇的導航系統，完成整個艦艇賦于導航系統的使命。此外，在大型艦艇上，還會配備有綜合導航顯控臺，該設備是艦艇系統的核心導航設備。它利用組合導航計算機把各種導航設備聯接起來，實現各種導航信息的互補和冗余，通過對導航信息進行綜合優化與處理，極大地提高了導航系統總體精度、可靠性、自動化程度和快速反應能力。在這些導航設備和顯控臺的裝配、使用時，特別是日常的維修、檢測中，通常需要進行大量的半實物仿真和測試工作，以檢驗不同設備是否能夠正常工作，并期望能在設備發生故障時，快速定位發生故障的設備。由于導航設備種類繁多，這就需要模擬設備既可以對單一的設備進行模擬測試，同時又可以對多臺設備進行聯合測試。目前，市場上有眾多專用的模擬器產品，如GPS接收機等，使用每種導航設備對應的專用真實模擬機，不但價格昂貴，功能單一，而且不利于多種設備聯合測試，同時攜帶也較為不便，也不利于日常的例行檢測等情況。本發明針對現有技術中的不足和需求，提供了一種只需較少硬件，從而極大成本較低、但有較高靈活性的基于軟件的導航信息模擬集成系統。利用VC提供基本顯控界面環境，以多串口接入技術，實現多種導航設備的信息模擬和接受處理的多路導航信息模擬集成系統。使用結果表明，多路導航信息模擬集成系統可以簡化測試設備裝置，方便現場攜帶和使用，同時降低了成本。
發明內容
本發明的目的是提供一種針對多種導航設備及綜合導航顯控臺進行測試、維修而設計的多路導航信息模擬集成系統。在此系統下，可以對設備進行快速檢測和故障定位。同時應保證方便攜帶和現場使用，并且成本較低。本發明為一種多路導航信息模擬集成系統，其技術方案如下多路導航信息模擬集成系統，其硬件主要包括PC104架構計算機，監控顯示器、輸入設備，RS232/RS485異步串行接口芯片、接口裝置。監控顯示器和輸入設備與PC104架構計算機直接相連，接口裝置為八串口驅動卡，通過RS232/RS485異步串行接口芯片與PC104 架構計算機相連。PC104架構計算機實現導航設備信息的模擬，并在監控顯示器中顯示提供人機交互界面，接口裝置連接目標設備，接口裝置可以提供八個串口。多路導航信息模擬集成系統的軟件由主控模塊、顯示模塊、配置模塊、通信模塊、 信息生成模塊、數據處理模塊、配置存儲模塊七個模塊組成。主控模塊協調和控制其余模塊工作；在發送信息時，由顯示模塊將交互界面的命令傳遞至信息生成模塊，信息生成模塊根據所得命令生成對應信息，并將信息傳遞至通信模塊進行發送；在接收信息時，由通信模塊接收信息，并傳遞至數據處理模塊，由數據處理模塊進行分析處理，并將結果傳遞至顯示模塊，在交互界面中進行顯示。主控模塊是整個程序的框架，負責整個程序的流程控制與組織；顯示模塊負責顯示當前系統的工作狀態、各串口發送數據狀態、各串口接收信息；配置模塊負責對接口裝置的八個串口分別進行配置，包括每個串口的波特率、數據位、停止位、 校驗位參數；通信模塊將根據配置信息進行數據通信，發送和接收導航信息；信息生成模塊負責提供幾種導航設備的導航信息生成；數據處理模塊負責根據規定的通信協議內容， 對接收到的導航信息進行解析處理；配置存儲模塊記錄系統配置信息，負責對各串口最后一次工作狀態參數及發送導航信息內容進行存儲，并在每次系統啟動時調用。應用上述系統進行的一種多路導航信息模擬方法的實施步驟如下步驟一，啟動導航信息模擬集成系統，由配置存儲模塊根據上次保存的配置文件， 讀取記錄信息，設置各串口參數，完成初始化工作。所述的由配置存儲模塊根據上次保存的配置文件，讀取記錄信息，是由該模塊在系統啟動時，調用配置文件(如20111010. ini)，以配置方案表的形式讀取前一次系統的八個串口的配置信息以及所發送導航信息內容，并顯示在當前用戶界面顯示。對于常規例行操作，可以免去每次開機對八個串口以及不同導航設備信息注意配置參數。對于配置文件的讀取，支持文件存儲功能，可以對設定好的參數進行存儲，根據不同的實際應用場合調用。在默認情況下，系統將在系統關閉時自動記錄最后一次系統各串口配置信息。步驟二，連接所使用的接口，使用導航信息模擬集成系統，設定所需導航信息參數，模擬產生導航信息，并通過接口裝置發送導航信息。在系統內，信息生成模塊接收由用戶界面選擇的設備和相關導航信息參數，根據所使用設備的通信協議規定，生成相應的導航信息。在信息生成模塊中集成了電磁計程儀、 航跡儀、測深儀、GPS、羅蘭C等多種設備的信息協議，并提供了默認設定參數。此外，對于參數設置有明確的意義及標準設定范圍，信息生成模塊可以提供配置超過數據范圍的錯誤信息以及故障信息參數用于故障注入、設備的維修測試，這些信息將標注為非正常信息，并在用戶界面中提示。步驟三，連接所使用的接口，使用導航信息模擬集成系統，通過接口裝置，接收由導航設備發送的導航信息，存入緩存中。對接受信息，根據通信協議進行處理和解析，在監控顯示器上進行顯示。所述接收由導航設備發送的導航信息，是由通信模塊對任何接口裝置接收到的信息存入對應串口接收緩沖區中，再由數據處理模塊讀取緩沖區內容，根據不同導航設備通信協議進行信息解析處理。在數據處理模塊中集成了電磁計程儀、航跡儀、測深儀、GPS、羅蘭C等多種設備的信息協議。對于無法解析的導航信息和數據異常的導航信息，將在用戶界面中給予提示。本發明具有以下的優點和積極效果
1)本發明實現了一種多路導航信息模擬集成系統，硬件結構依賴少，成本低，靈活性高，方便攜帶和使用。系統可以提供電磁計程儀、航跡儀、測深儀、GPS、羅蘭C等多種設備的導航信息，包括設備一些故障信息的模擬。系統同時可以對多個目標設備進行信息模擬，可以代替真實的專用測試機應用于導航設備的測試、維修中，并為多種設備的聯合測試提供可靠的導航信息源。2)本發明所構建的信息模擬集成系統，人機界面友好，使用方便，性能可靠。其設備的通信協議設置在數據處理模塊和信息生成模塊中，在設備更換及協議更新時，僅需修改少量模塊，利于整體系統的更新升級。系統還提供了配置方案的存取功能，方便根據現場使用情況，快速調用需要的配置信息，方便日常測試工作。
圖1是多路導航信息模擬集成系統組成；圖2是模擬集成系統核心程序總體結構圖；圖3是模擬集成系統核心程序系統任務轉移圖；圖4是導航信息模擬集成系統啟動流程圖；圖5是發送數據狀態轉移示意圖；圖6是發送數據狀態轉移示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明的技術方案做進一步的說明。參照附圖1，多路導航信息模擬集成系統由PC104架構計算機(即數據處理和控制計算機)，監控顯示器、輸入設備(鼠標、鍵盤)，RS232/RS485異步串行接口芯片、接口裝置組成。監控顯示器和輸入設備與計算機直接相連，接口裝置為八串口驅動卡，通過八路 RS232/RS485異步串行接口芯片與計算機相連。計算機中核心程序實現導航設備信息的模擬，由監控顯示器和輸入設備提供人機交互界面，接口裝置提供的八個串口連接目標設備， 如電磁計程儀、航跡儀、測深儀、GPS、羅蘭C等導航設備。參照附圖2，多路導航信息模擬集成系統的軟件由主控模塊、顯示模塊、配置模塊、 通信模塊、信息生成模塊、數據處理模塊、配置存儲模塊七個模塊組成。主控模塊協調和控制其余模塊工作；在發送信息時，由顯示模塊將交互界面的命令傳遞至信息生成模塊，信息生成模塊根據所得命令生成對應信息，并將信息傳遞至通信模塊進行發送；在接收信息時， 由通信模塊接收信息，并傳遞至數據處理模塊，由數據處理模塊進行分析處理，并將結果傳遞至顯示模塊，在交互界面中進行顯示。主控模塊是整個程序的框架，負責整個程序的流程控制與組織，調用各模塊實現相應功能；顯示模塊負責提供人機交互界面，顯示當前系統的工作狀態、各串口發送數據狀態、各串口接收信息；配置模塊負責對八個串口分別進行配置，用戶可以根據需要，分別設置每個串口的波特率、數據位、停止位、校驗位參數；通信模塊負責進行數據通信，讀取發送緩沖區數據進行發送和從串口接收導航信息存入緩沖區；信息生成模塊負責由用戶指定的參數，根據內置的設備通信協議生成相應導航信息；數據處理模塊負責內置的設備通信協議，對接收到的導航信息進行解析處理，并將處理后的數據提交至顯示模塊在顯示器中顯示；配置存儲模塊負責在每次開機時初始化系統工作狀態，提供配置信息保存和讀取功能，并在每次關機時對各串口最后一次工作狀態參數及發送導航信息內容進行存儲。參照附圖3，模擬集成系統核心程序系統任務轉移狀態如圖所示。系統在開機后， 完成初始化配置并進入主要流程控制任務狀態中。主要流程控制任務包括信息綜合處理、 通信管理和人機交互任務。時鐘信號和收到數據時，都會觸發相應事件，由通信管理任務完成數據的收發，并提交至信息綜合處理和人機交互任務協同處理。用戶通過界面操作發送指令，觸發人機交互任務，指令將有通信管理和信息綜合處理任務系統處理，實現用戶的功能。所述系統在啟動后主要施步驟如下步驟一，啟動導航信息模擬集成系統，由配置存儲模塊根據上次保存的配置文件， 讀取記錄信息，設置各串口參數，完成初始化工作。在步驟一中所述流程，如圖4所示，主要包括一下步驟①開始；②選擇協議版本庫；③選擇配置文件(如20111010. ini)，并讀取信息，寫入配置方案表中。如果讀取成功，則執行步驟④，讀取失敗，則轉到步驟⑥；④根據配置信息，初始化各串口參數；⑤根據配置信息，設定發送緩沖區預留數據，轉到步驟⑦；⑥按照默認設置，初始化各串口參數；⑦顯示當前狀態；步驟二，連接所使用的接口，使用導航信息模擬集成系統，設定所需導航信息參數，模擬產生導航信息，并通過接口裝置發送導航信息。在步驟二中所述設定所需導航信息參數，模擬產生導航信息。在系統內，信息生成模塊接收由用戶界面選擇的設備和相關導航信息參數，根據所使用設備的通信協議規定， 生成相應的導航信息。在信息生成模塊中集成了電磁計程儀、航跡儀、測深儀、GPS、羅蘭C 等多種設備的信息協議，并提供了默認設定參數。此外，對于參數設置有明確的意義及標準設定范圍，信息生成模塊也可以提供配置超過數據范圍的錯誤信息以及故障信息參數用于設備的故障注入和維修測試，這些信息將標注為非正常信息，并在用戶界面中提示。在發送數據時，狀態轉移如圖5所示。用戶設定信息發送頻率，在時鐘到達時，讀取待發送數據進行發送。如果發送成功，則等待下次時鐘；如果發送失敗，則停止發送，并報警。步驟三，連接所使用的接口，使用導航信息模擬集成系統，通過接口裝置，接收由導航設備發送的導航信息，存入緩存中。對接受信息，根據通信協議進行處理和解析，在監控顯示器上進行顯示。在步驟三種所述接收處理由導航設備發送的導航信息，狀態轉移如圖6所示。等待數據發送至串口，并觸發接收事件，通信模塊對接收到的信息存入對應串口接收緩沖區中，再由數據處理模塊讀取緩沖區內容。在數據處理模塊中集成了電磁計程儀、航跡儀、測深儀、GPS、羅蘭C等多種設備的信息協議，根據不同導航設備通信協議進行信息解析處理， 得到信息中包含的數據，在用戶界面中更新顯示。對于數據范圍異常或者校驗信息異常的導航信息，在用戶界面中報警。對于無法解析的導航信息，將數據丟棄，信息不進行更新，同時在用戶界面中給予提示。繼續等待下次數據接收事件。
權利要求
1.一種多路導航信息模擬集成系統，其特征在于該多路導航信息模擬集成系統，其硬件包括PC104架構計算機，監控顯示器、輸入設備，RS232/RS485異步串行接口芯片、接口裝置；監控顯示器和輸入設備與PC104架構計算機直接相連，接口裝置為八串口驅動卡，通過RS232/RS485異步串行接口芯片與PC104架構計算機相連；PC104架構計算機實現導航設備信息的模擬，并在監控顯示器中顯示提供人機交互界面，接口裝置連接目標設備，接口裝置可以提供八個串口；多路導航信息模擬集成系統的軟件由主控模塊、顯示模塊、配置模塊、通信模塊、信息生成模塊、數據處理模塊、配置存儲模塊七個模塊組成；主控模塊，負責整個程序的流程控制與組織協調其余模塊工作；在發送信息時，由顯示模塊將交互界面的命令傳遞至信息生成模塊，信息生成模塊根據所得命令生成對應信息，并將信息傳遞至通信模塊進行發送；在接收信息時，由通信模塊接收信息，并傳遞至數據處理模塊，由數據處理模塊進行分析處理，并將結果傳遞至顯示模塊，在交互界面中進行顯示；配置存儲模塊記錄系統配置信息。
2.一種基于權利要求1所述的多路導航信息模擬集成系統進行的多路導航信息模擬方法，其實施步驟如下步驟一，啟動導航信息模擬集成系統，由配置存儲模塊根據上次保存的配置文件，讀取記錄信息，設置各串口參數，完成初始化工作；所述的由配置存儲模塊根據上次保存的配置文件，讀取記錄信息，是由該模塊在系統啟動時，調用配置文件，以配置方案表的形式讀取前一次系統的八個串口的配置信息以及所發送導航信息內容，并顯示在當前用戶界面顯示；對于常規例行操作，可以免去每次開機對八個串口以及不同導航設備信息注意配置參數；對于配置文件的讀取，支持文件存儲功能，可以對設定好的參數進行存儲，根據不同的實際應用場合調用；在默認情況下，系統將在系統關閉時自動記錄最后一次系統各串口配置信息；步驟二，連接所使用的接口，使用導航信息模擬集成系統，設定所需導航信息參數，模擬產生導航信息，并通過接口裝置發送導航信息；在系統內，信息生成模塊接收由用戶界面選擇的設備和相關導航信息參數，根據所使用設備的通信協議規定，生成相應的導航信息；在信息生成模塊中集成了電磁計程儀、航跡儀、測深儀、GPS、羅蘭C的信息協議，并提供了默認設定參數；此外，對于參數設置有明確的意義及標準設定范圍，信息生成模塊可以提供配置超過數據范圍的錯誤信息以及故障信息參數用于故障注入、設備的維修測試，這些信息將標注為非正常信息，并在用戶界面中提示；步驟三，連接所使用的接口，使用導航信息模擬集成系統，通過接口裝置，接收由導航設備發送的導航信息，存入緩存中；對接受信息，根據通信協議進行處理和解析，在監控顯示器上進行顯示；所述接收由導航設備發送的導航信息，是由通信模塊對任何接口裝置接收到的信息存入對應串口接收緩沖區中，再由數據處理模塊讀取緩沖區內容，根據不同導航設備通信協議進行信息解析處理；在數據處理模塊中集成了電磁計程儀、航跡儀、測深儀、GPS、羅蘭C 的信息協議；對于無法解析的導航信息和數據異常的導航信息，將在用戶界面中給予提示。
全文摘要
本發明涉及一種多路導航信息模擬集成系統，其特征在于該多路導航信息模擬集成系統，其硬件包括PC104架構計算機，監控顯示器、輸入設備，RS232/RS485異步串行接口芯片、接口裝置；監控顯示器和輸入設備與PC104架構計算機直接相連，接口裝置為八串口驅動卡，通過RS232/RS485異步串行接口芯片與PC104架構計算機相連；PC104架構計算機實現導航設備信息的模擬，并在監控顯示器中顯示提供人機交互界面，接口裝置連接目標設備，接口裝置可以提供八個串口。本發明實現了一種多路導航信息模擬集成系統，硬件結構依賴少，成本低，靈活性高，方便攜帶和使用。本發明所構建的信息模擬集成系統，人機界面友好，使用方便，性能可靠。
文檔編號G01C25/00GK102506901SQ20111037968
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月25日 優先權日2011年11月25日
發明者周正, 楊洪旗, 洪晟, 陶文輝 申請人:北京航空航天大學