船載北斗二代設備與船舶以太網間的協議轉換系統及過程的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種船舶通信協議轉換系統及轉換過程,用于船載北斗二代設備與船 舶W太網之間數據相互交換。
【背景技術】
[0002] 船載北斗二代設備由于其無源定位、定位精度高、實時性好等眾多優(yōu)點,在船舶領 域得到越來越廣泛的使用。但由于船載北斗二代設備的通信標準采用《北斗衛(wèi)星導航系統 用戶終端通用數據接口》,本標準與船舶W太網的標準不統一,給船載北斗二代設備的使用 造成諸多不便,同時也增加了施工難度和管理成本。
[0003] 目前船舶W太網執(zhí)行標準為IEC 61162-450 (《海上航行與無線通信設備及系統 數據接口》Part 450:多方通話器和受話器的W太網互聯),標準中沒有定義船載北斗二 代設備如何接入船舶W太網,造成船載北斗二代設備接入船舶W太網困難。特別是在現行 的國際海事組織IM0海上安全委員會決議MSC.379(93)中關于"船載抓S(北斗)接收設備性 能標準"中要求必須符合IEC 61162的接口要求。而現行的IEC 61162-1和IEC 61162-2(海 上導航和無線電通信設備及系統數字接口第1部分:單通話器和多受話器)定義基于串口數 據格式,相應的IEC 61162-450的標準中未規(guī)定船載北斗二代設備接入船舶W太網的方法, 采用通常的串行口通信與W太網通信轉換的解決方案無法滿足IEC 61162-450標準的要 求。
[0004] 基于上述原因,需要一種協議轉換設備及方法解決上述問題,為船載北斗二代設 備在船舶領域的廣泛應用奠定基礎。
【發(fā)明內容】
[000引本發(fā)明的目的是提供一種用于船載北斗二代設備數據采集、傳輸及連接船舶W太 網的通信協議轉換系統,使得目前船載北斗二代設備能夠用于符合IEC 61162-450標準的 船舶W太網。
[0006] 本發(fā)明的另一目的是提供一種上述協議轉換系統的協議轉換過程。
[0007] 為實現上述第一個目的,本發(fā)明提供如下技術方案: 一種適用于船載北斗二代設備與船舶W太網間進行互聯的協議轉換系統,包括: UART0模塊,用于接收和發(fā)送符合北斗衛(wèi)星導航系統用戶終端通用數據接口標準的數 據,采用RS422標準與船載北斗二代設備通訊; 北斗二代協議功能模塊,按照北斗衛(wèi)星導航系統用戶終端通用數據接口標準進行構 建,處理船載北斗二代設備通訊數據,包括命令帖組建、數據帖解析和封裝; 協議轉換模塊,將符合北斗衛(wèi)星導航系統用戶終端通用數據接口標準的船載北斗二代 設備數據與符合IEC 61162-450標準的數據進行相互轉換; IEC 61162-450協議功能模塊,按照IEC 61162-450標準進行構建,實現IEC 61162-450 標準中規(guī)定的功能,包括邏輯設備中各程序流程的調度與管理、通訊協議相關功能的實現; 網絡接口模塊,用于接收和發(fā)送lEC 61162-450標準規(guī)定的數據,采用UDP多播服務協 議在符合IEC 61162-450標準的船舶W太網上進行通訊。
[0008] 所述UART0模塊包括數據接收模塊0、數據發(fā)送模塊0和定時器0; 所述數據接收模塊0,采用中段方式,將接收到的完整數據帖送給北斗二代功能模塊進 行處理; 所述數據發(fā)送模塊0,采用查詢方式,將北斗二代數據帖封裝模塊的數據發(fā)送給船載北 斗二代設備; 所述定時器0,用于判斷數據帖字節(jié)間超時。
[0009] 所述北斗功能模塊由北斗二代數據帖解析、北斗二代數據帖封裝兩個模塊構成; 所述北斗二代數據帖解析模塊按照北斗衛(wèi)星導航系統用戶終端通用數據接口標準進 行數據帖解析,其入口為數據接收模塊0的輸出端,數據帖解析異常時將產生錯誤記錄并生 成系統日志,將符合北斗衛(wèi)星導航系統用戶終端通用數據接口標準的數據發(fā)送到北斗二代 轉IEC 61162-450數據標識模塊; 所述北斗二代數據帖封裝模塊按照北斗衛(wèi)星導航系統用戶終端通用數據接口標準進 行識別,其入口為IEC 61162-450轉北斗二代數據標識模塊的輸出端,生成符合NMEA0183標 準格式的數據;將符合北斗衛(wèi)星導航系統用戶終端通用數據接口標準的數據發(fā)送到數據發(fā) 送模塊0。
[0010] 所述協議轉換模塊由北斗二代轉IEC61162-450數據標識和IEC 61162-450轉北斗 二代數據標識兩個模塊構成; 所述北斗二代轉IEC61162-450數據標識模塊將符合北斗衛(wèi)星導航系統用戶終端通用 數據接口標準的數據轉換為IEC61162-450標準格式的數據,其協議轉換過程如下: 輸入數據遵守北斗衛(wèi)星導航系統用戶終端通用數據接口標準,其中導航信息帖封裝按 照IEC61162-450標準附錄B規(guī)定進行封裝,TAG塊為: "UdPbC \t:MMSI,c:UTC,s:Source-identif ication,η:Line-count *ChecksumV' ; 其中:"MMSr表示水上移動通信業(yè)務識別碼,V :表示時間,"UTC"表示UT別寸間,W秒 為單位,"Checksum"表示校驗碼; 采用UDP多播服務發(fā)送數據至符合IEC61162-450標準的船舶W太網; 所述協議轉換模塊的IEC61162-450轉北斗二代數據標識模塊的功能是將符合IEC 61162-450標準的數據按照北斗衛(wèi)星導航系統用戶終端通用數據接口標準的規(guī)定進行查找 和轉換,發(fā)送給北斗二代數據帖封裝模塊。
[0011] 所述IEC 61162-450協議功能模塊包括Ξ個部分:邏輯設備、應用進程模塊和標準 通信協議找; 所述邏輯設備只采用一個邏輯管理設備,將所有的對象全部放入邏輯設備中,包括功 能對象及數據對象; 所述應用進程模塊完成IEC 61162-450標準的功能,包括IEC 61162-450標準數據的處 理、管理邏輯設備信息、響應各服務原語,如果運些服務原語符合IEC 61162-450標準則交 給通信協議找發(fā)送出去,否則交給協議轉換模塊進行處理; 所述通信協議找采用五層協議的體系協議找結構,通信協議找完成通信協議的封裝, 包括應用層、運輸層、網絡層、數據鏈路層、物理層五個協議層,完成連接的建立、通信數據 帖的編碼與解析、完整數據帖的封裝、帖校驗、w及帖格式及超時檢測。
[0012] 所述IEC 61162-450協議功能模塊采用IEC 61162-450標準中規(guī)定的自定義擴展, 自定義北斗導航信息抓加入多播組NAVD,多播地址239.192.0.4端口 60004,導航信息帖封 裝發(fā)送的北斗二代定位數據處理信息在NAVD上進行多播。
[0013] 所述IEC 61162-450協議功能模塊,其系統日志根據IEC 61162-450標準規(guī)定采用 UDP多播服務進行多播,多播地址為239.192.0.254,端口為514。
[0014] 所述IEC 61162-450協議功能模塊,根據IEC 61162-450標準中自定義擴展的規(guī) 定,定義北斗狀態(tài)抓ZT為多播組編號,多播地址為239.192.0.9,端口為60009,設備狀態(tài)帖 封裝發(fā)送的船載北斗二代設備狀態(tài)信息在抓ZT上進行多播。
[0015] 所述網絡接口模塊包括數據發(fā)送模塊1、數據接收模塊1和定時器1; 所述數據接收模塊的數據接收采用中斷方式,將接收到的船舶W太網數據輸送給通信 協議找進行后續(xù)處理; 所述數據發(fā)送模塊的數據發(fā)送采用查詢方式,將通信協議找的數據發(fā)送到船用W太 網; 所述定時器,用于判斷帖字節(jié)間超時。
[0016] 為了實現第二目的,本發(fā)明提供如下技術方案: 本發(fā)明的協議轉換過程如下: IEC 61162-450標準的通信過程是采用UDP多播式,在通信之前需要建立一個應用連 接,當協議轉換系統連接船載北斗二代設備和船舶W太網時,通信流程開始,整個通信流程 如下: 第一步建立應用連接過程, 第1步:協議轉換系統接入船舶W太網后,先建立物理層連接; 第2步:物理層建立連接后系統生成數據響應命令發(fā)給協議管理進程,協議管理進程響 應命令后發(fā)送數據帖建立數據鏈路層連接; 第3步:數據鏈路層連接建立后協議管理進程發(fā)送命令給網際層連接,根據本協議轉換 系統配置的IP地址,建立網際層連接; 第4步:網際層連接建立后發(fā)送數據響應命令至協議管理進程,協議管理進程發(fā)送命令 建立運輸層連接,本轉換系統采用UDP多播協議進行通信; 第5步:運輸層連接建立后發(fā)送數據響應命令至協議管