基于ARM和FPGA的NAVTEX接收机研究与设计

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NAVTEX(奈伏泰斯)系统是以窄带直接印字电报(NBDP)的方式发送和自动接收航行警告、气象警告和紧急信息(统称海上安全信息)的系统,为保证船舶的安全航行发挥着极其关键的作用。目前,国外的NAVTEX技术已经非常成熟,而国内的起步时间相对较晚,自行研制并通过中国船级社CCS认证的NAVTEX接收机很少;随着海洋经济的发展以及国内中文NAVTEX接收机国家标准的实施,开发拥有自主知识产权并且能接收中文信息的NAVTEX接收机具有重要的现实意义。本文通过对NAVTEX系统发展现状的介绍,在实验室原有的研究基础上提出了基于ARM和FPGA的NAVTEX接收机设计方案。系统严格按照国际及国内NAVTEX接收机标准研制和开发,支持中英双语系统,可接收518/486/490/4209.5kHz四频点的NAVTEX信息。系统采用以ARM+FPGA为主架构的硬件平台,辅以相应的接口通信、设备电源、存储模块等电路,软件采用基于Linux操作系统的嵌入式开发环境。本系统具有通用性强、模块化开发等特点,便于进行后端功能性的升级和扩展。系统采用软件无线电技术,用数字解调替代传统模拟解调,增加了系统的灵活性和可升级性;用彩色液晶LCD显示文本信息的方式更好地实现了人机交互;采用多线程的任务管理模式和数据库的文件管理系统来保证和提高系统的实时性和稳定性;实时的INS通信保证了NAVTEX接收机对各种信息的即时更新,提高了船舶航行的安全性。通过自行研制的NAVTEX验证平台的实际测试,本文所设计的基于ARM和FPGA的NAVTEX接收机已经能正常工作,测试结果表明:接收机能成功接收中英文的NAVTEX信息,在-110dbm的发射信号强度下,英文NAVTEX信息接收误码率在4%以下,中文NAVTEX信息接收误码率在1%以下,接收机灵敏度和功能满足NAVTEX接收机国家标准。
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