一种集成多种通讯模式与多态数据模拟的通信系统的制作方法

本发明属于光纤通信技术领域，涉及光纤组合导航装置，尤其是一种集成多种通讯模式与多态数据模拟的通信系统。

背景技术：

光纤陀螺组合导航装置充分利用了gps和ins互补的特点，能够有效提高系统的精度，同时也降低了系统的成本，是飞行载体、航海载体最理想的导航系统之一。

回顾光纤陀螺仪的发展历程，从长远看，随着光纤通信技术、集成光学技术和光纤传感技术的发展，更多先进的成果将应用在光纤陀螺中，使得光纤陀螺的性能得以整体提高，应用范围更加广泛。目前，光纤陀螺发展的方向表现在：一是向更高精度、更高可靠性的方向发展，为航天、航空、航海提供高精度的惯性元件；二是向体积小、高度集成、价格便宜、结构更牢固的超小型化方向发展，为战术级应用提供兼顾、廉价的惯性传感器；三是朝多轴化方向发展。

导航数据模拟技术实际是一门测试项技术。由于光学惯导追求高精度、稳定可靠的运行环境，那么测试技术就应运而生。该测试技术分为硬件环境测试和软件环境测试。众所周知，光学惯导能够提供高精度的测量值离不开多个精准的算法组成和稳定的传输。那么我们在软件定型前，会利用测试系统对当前的基准进行频繁的正确性、稳定性、压力性测试，也会录取一部分的测量值进行数据分析，从而分析算法的收敛情况，进而优化算法。

目前，对于光纤组合导航装置而言，在快速仿真模拟数据过程中，我们需要从多个通信接口给导航系统提供完备的测试方法，而这些方法过于分散、复杂，缺乏集成度，因此，在快速仿真模拟数据技术方面有较大的可研究空间。

通过公开专利文献的检索，没有发现与本发明申请相关的公开专利文献以及相类似的公开专利文献的报道。

技术实现要素：

本发明的目地在于克服现有技术的不足，提出一种集成多种通讯模式与多态数据模拟的通信系统，解决了测试导航系统的测试方法分散、复杂等问题，为分析导航数据工作奠定了良好的基础。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种集成多种通讯模式与多态数据模拟的通信系统，包括数据模拟生成装置和数据通讯装置，所述数据模拟生成装置包含装订模拟模块、态势转发模块、动态模拟模块，该数据模拟生成装置用于仿真需求设置数据组成模式，完成多方位仿真不同环境下的数据任务；所述数据通讯装置包括串口通信模块、以太网通信模块和can网通信模块，该数据通讯装置根据当前仿真需求设置数据传输模式。

进一步，所述装订模拟模块用于装订导航参数；在装订模拟模块的工作模式下，通信系统向外发送装订模拟生成的数据。

进一步，所述装订模拟模块包括自动生成模式和手动生成模式。

进一步，所述态势转发模块用于接收、显示、保存并转发外部发来的导航信息；在态势转发模块的工作模式下，系统接收外部导航信息或对外转发外部导航信息并将数据进行显示或保存。

进一步，所述动态模拟模块内置有动态仿真算法，用于仿真符合通用导航信息变化规律的动态数据，并将仿真的数据发送。

进一步，所述串口通信模块实现数据串口的发送和接收功能，可自行定义串口通信设置，用于多种规格报文的接收和发送。

进一步，所述以太网通信模块实现数据的网络通信功能，支持udp和tcp协议通信，可根据需求自行更改网络通信的ip地址、端口号和通信协议，并采用多通道的数据传输方式。

进一步，所述can网通信模块实现can数据传输功能，支持125k、200k、500k及800k波特率的can通信传播，传播的数据帧支持标准帧和扩展帧，帧id数值及发送频率可选择设置，满足双通道can网通信要求。

进一步，所述装订模拟模块的装订数据按照动态递增、动态递减或三角函数一键生成，或者将所有装订信息进行随机数值分配。

进一步，所述装订模拟模块模拟生成的导航数据包括本舰的艏向角、姿态、相对航速、绝对航速、东向速度、北向速度、舰位、载体三维角速度、艏向角加速度、垂向位移和垂向速度；所述姿态包括纵摇角和横摇角，所述舰位包括经度和纬度。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明集成多个通讯接口的动态导航数据模拟技术，不仅可以通过静态、动态模拟仿真导航数据，将测试数据通过串口通信、网口通信、can网通信等多种通讯手段传输到系统内部，让系统在某一特定环境下运行，而且，可以接受系统计算的导航数据，便于保存分析。

2、本发明能够模拟仿真导航数据，以多种数据形式对系统进行正确性、灵活性、极端情况等可靠性测试；同时该技术能够使用市面常用的通讯接口进行通信，满足导航基准系统测试和仿真的需要。

3、本发明集成了多个通讯接口传输机制，且结合多种数据组成形式，能够满足导航基准系统的一般测试和仿真，具有集成度高的特点。

4、本发明能够对串口、以太网、can网进行接口配置，对数据模拟形式进行手动配置，其灵活性强。

5、本发明不局限于导航基准系统，可以将技术移植到需要接口通讯测试或者数据模拟的其他系统中，所使用的编程语言是通用的c++语言，可移植性强，适用性高。

6、本发明设计合理，从通讯接口类型的角度来看，本系统集成了串口、以太网、can网三种常用嵌入式通讯手段的发送数据和接收数据模拟；从数据类型的角度看，本系统模拟了多种数据输入形式，集成了静态数据、随机动态数据、按照一定规律的波动动态数据等多种数据输入形式；能够仿真多种数据形式进行各种通讯手段传输，具有通用性、灵活性以及可操作性等特点，能够大大减少软件人员的测试时间，测试效果简单明了，便于定位问题。解决在通讯接口复杂的情况下，需要耗费大量的人力、时间才能进行针对性测试的问题，可广泛应用于各种嵌入式通讯系统的测试环境中。

附图说明

图1为本发明的导航数据模拟功能需求组成图；

图2为本发明的装订模拟界面示意图；

图3为本发明的导航信息显示界面示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。

一种集成多种通讯模式与多态数据模拟的通信系统，包括数据模拟生成装置和数据通讯装置。

所述数据模拟生成装置用于仿真需求设置数据组成模式，完成多方位仿真不同环境下的数据任务。该数据模拟生成装置包含装订模拟模块、态势转发模块和动态模拟模块。其中：

装订模拟模块用于装订导航参数；在装订模拟模式下，本系统向外发送装订模拟生成的数据。装订模拟界面可装订信息的数值、信息的有效性，还可以采用自动模式和手动模式生成数据。装订模拟的数据可保存为模板，也可加载现有的模板。

装订模拟模块中的自动装订模块，能够讲装订数据按照动态递增、动态递减和三角函数等规律一键生成。同时也支持一键随机，将所有装订信息进行随机数值分配。方便快捷的调换数据，减少测试时间。

装订模拟模块中的手动装订模块，支持手动输入和文件输入模式。若需特殊数值则可手动输入，并且支持一键保存。再次使用时，可直接读取保存的文件，再次调出直接使用，方便快捷。

态势转发模块用于接收、显示、保存并转发外部发来的导航信息。进入势态驱动工作模式后，系统不再仿真生成导航信息，而是接收外部导航信息并对外转发外部导航信息。为了便于观察和处理数据，本模块可以将数据显示于界面上并同时保存。

动态模拟模块设有动态仿真算法，能够仿真较为普遍情况下的基本数据，该仿真数据是动态变化的，符合通用导航信息变化规律。并将仿真的数据发送，便于观察实验数据。

所述数据通讯装置包括串口通信模块、以太网通信模块和can网通信模块，该数据通讯装置根据当前仿真需求设置数据传输模式。其中：

串口通信模块实现数据串口的发送和接收，可自行定义串口通信设置，方便多种规格报文的接收和发送。

串口通信原理是：串行接口是一种可以将接受来自cpu的并行数据字符转换为连续的串行数据流发送出去，同时可以将接受的串行数据流转换为并行的数据字符供给cpu的器件。串口按位(bit)发送和接收字节。尽管比按字节(byte)的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。

以太网通信模块实现数据的网络通信，支持udp、tcp协议通信，可以自行根据需求更改网络通信的ip地址、端口号、通信协议等。以太网通信模块集成了多通道的数据传输过程。

以太网通信原理是：以太网是以csma/cd方式工作的局域网技术，最初的以太网采用无源传输媒体——同轴电缆作为总线传输信息，并以历史上用于表示传播电磁波的物质。以太网不是一种具体的网络，二是一种局域网技术规范，它很大程度上取代了其他局域网标准。

can网通信模块实现can数据传输，支持125k、200k、500k、800k波特率的can通信传播，传播的数据帧支持标准帧和扩展帧，可以自定义帧id数值，可自行选择发送频率，满足双通道can网通信。

can网通信原理是：can技术的报文传输为多主动方式工作，网络上的任意字节均可在任意时刻主动的向网络上其他节点发送信息，从部分主从。can节点只需通过对报文的标识符滤波即可实现点对点，一点对多点及全局广播等几种方式发送，接收数据。can总线的数据传输采用帧格式的不同，分为含有11位标准帧和含有19位标识符的扩展帧，can总线的帧类型分为数据帧，远程帧，错误帧和过载帧。

下面以图1所示系统框架图为例说明其工作原理。当系统操作员在进行数据模拟时，可以进行工作模式设置、手动装订数据、动态模拟数据，也可以进行数据通信。

在本系统中，能够连续、实时、准确地模拟生成本舰的艏向角、姿态(纵摇角、横摇角)、相对航速、绝对航速、东向速度、北向速度、舰位(经度、纬度)、载体角速度(三维)、艏向角加速度、垂向位移、垂向速度等导航信息。同时也能够通过订阅-发布机制周期性广播/组播发送其他系统所需的导航信息，数据发送周期/频率以及导航信息中所包含的具体导航参数均可通过人工设定/订阅需求组合发送。

本系统生成数据包括动态数据和静态数据，其中：

动态数据的生成方法为：在进入动态模拟工作模式后，系统根据当前航线仿真生成位置、速度、航向等导航信息，其他导航信息根据装订模拟的参数生成，对外发送动态模拟生成的导航信息。在进入势态驱动工作模式时，系统不再仿真生成导航信息，接收外部导航信息，对外转发外部导航信息。

静态数据的生成方法为：进入装订模拟界面，如图2所示，用于装订导航参数。该界面展示出本技术集成装订模拟、随机生成、保存模板、加载模板等各种形式的数据模拟功能，可自由选择数据有效性、数据量纲、数值大小等。在装订模拟模式下，本系统向外发送装订模拟生成的数据。装订模拟界面可装订信息的数值、信息的有效性，还可以采用静态模拟、动态递增、动态递减和正弦变化来生成数据。装订模拟的数据可保存为模板，也可加载现有的模板。

本系统信息显示界面，如图3所示，导航信息显示主要包括主界面左侧的导航信息显示区和导航信息显示界面，界面用图文方式显示全量导航信息。在主界面上，通过操作键盘“←”按键或在菜单栏、工具栏点击“导航信息显示”按钮或在海图上右击选择“显示导航信息”，可以快速切换到导航信息显示界面，按“esc”或点击按钮关闭导航信息显示界面。开机默认打开导航信息显示界面。该图以更加形象化得方式展示出导航信息，方便操作人员阅读。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。