AIS基站网络控制系统

摘要

　　随着船舶导航和监控系统的发展,和计算机技术、通信技术的日趋完善,出现了一种较为新型的船舶导航系统:船舶自动识别系统即AIS系统。其特点是信息量巨大,使用范围更为广泛,传输信息更加全面,用户应用更加方便。就目前来看,船舶自动识别系统发展非常迅速,在国内和国际范围内影响越来越大,逐步成为船舶导航领域的支柱技术。而基站网络系统是AIS系统中至关重要的一个组成部分,它的健全和稳定影响着整个系统的效率和性能。

　　本论文在充分调研和了解相关工作单位对于AIS基站网络控制系统的需求后,进行了充分的需求分析。最后确定组成软件系统的4大模块:串口模块、解码模块、网络模块和存储模块。分别实现了 AIS数据的串口接收,基站网络的链接构成,AIS动静态电文的解码与基站电文和警告电文的提取和LOG文档制作。基本构成了一套比较完整的AIS基站网络控制系统。

　　本论文在对AIS技术研究的基础上,从理论分析和工程实际两个角度对本AIS基站网络控制系统进行了剖析。并着重对本系统的架构整体设计以及模块的具体实现流程进行了的分析和论述。并给出了详细的AIS基站网络控制系统的设计方案、需求分析、系统整体原理架构图,和各模块的实现方式,以及各具体模块的具体实现流程。

　　最后,使用实验室的AIS基站对本AIS基站网络控制系统进行了测试,在实际机房对软件系统进行了检测。从功能性和健壮性两个角度出发,设计了相应的系统测试方案,并严格依据该方案进行了实际测试和调试。根据测试的数据和实际数据的比对和对测试结果的分析,证明了本系统具有稳定性好、功能较为全面、健壮性强的特点。

　　本研究内容是导航研究所承担的国家支撑计划课题"高可用新体制AIS自主导航系统关键技术研究及应用示范(2012BAH36B01)的部分内容。

　　关键词:串口模块;网络模块;存储模块;解码模块

ABSTRACT

　　Along with the development of navigation and monitoring device, as well as the increasing perfection of computer tech and telecommunication tech, there appears a new technology system一automatic identification system, aka AIS system, with a feature of more massive information, and more widely usage. So far, AIS system has become mainstream technology in navigation, and has a greater influence domestically and internationally, gradually become the key tech in the domain of ship navigation. As a vital part of AIS system, base station web system determines the efficiency and performance of the whole system.

　　Based on research and requests of the relevant users of this tech, a requirement analysis has been established. As a result, the system is determined to involve 4 modules, which are series port module, decoding module, web module, and save module, which accomplish the function of serial port data receiving, web creating, message decoding, as well as the extraction of base station message and alarm message.Except for all the functions as mentioned above, the system can also decode the static and dynamic message, as well as build log text; has primarily accomplished the basic function of the AIS base station web system.

　　Combined with AIS tech, this essay analyze the AIS web system from aspects of both theoretical analysis and practical engineering, emphasizing the system's entity design and detail implement of the modules, requirement analysis, entity design as well as implement method and flow of the modules.

　　At last, in order to test this system, a test is done in the AIS server lab. Prom the aspect of application and robustness, a system test method was made, and a practical test is done based on that. According to the test of the system, which includes the comparison of the input data and output data, the system is with high stability, wide application, and high robustness.

　　This research is based on part of national significant subject "key tech with new independent AIS navigation system of high usability".

　　Keywords: serial port module; web module; save module; decode module

　　随着AIS (automatic identification system---船舶自动识别系统)技术的发展,AIS的应用日趋成熟,港口的船舶和地面的基站越来越多,信息量非常的巨大,而船上人员和陆上人员的日常工作和特殊任务中对AIS信息的依赖也越来越大,所以AIS技术的应用尤其是AIS基站的稳定性和数据的共享显得愈加的重要。就目前来看,AIS技术己经深入人心,是海上和陆上的信息通信的重要组成部分,在世界范围内的应用越来越广泛,逐渐成为世界海上通信所使用的核心技术协议。

　　船舶自动识别系统受外界自然因素干扰少,它在船舶导航、避碰、船舶通信、船岸通信、海上搜救、海事调查等方面发挥独特而重要的作用。航行于幵阔水域的船舶不用VHF无线电话的通话便可自动获得来往船舶的各类信息;航行于限制水域的船舶不仅可自动获得其他船舶的信息,而且通过VTS的广播获得各类航行信息和港口信息。这样可在最大程度上人为防止船舶碰撞和各类海难事故的发生,为航运界带来了前所未有的安全感。现代国际航运为了降低营运成本,正朝船舶大型化、高速化和全自动化的方向发展,为保证船舶航行安全和保护海洋生态环 .

　　境需要船舶自动识别系统。船舶自动识别系统还可以改变航运企业的经营和管理方法,在AIS应用方面BLM-SHIPPING软件已经把船队管理、船舶定位与追踪和航次管理集成到一个平台上,把航运企业推向电子商务时代,大大提高航运企业的管理效率和服务水平。

　　AIS基站网络是AIS系统建设的重要环节,它提供了海量AIS信息的传输和存储,AIS电文的解析、并且全面、有效地建设了以服务器为核心的具有多客户端功能的AIS网络,并且将相关的船舶动静态信息存入数据库,另外还每天定时打印存储重要信息的AIS信息文档,从而可以使相关工作和科研人员对设备和电文信息进行核査和校对。可以说,AIS基站网络在整个AIS系统中的作用是至关重要的。

　　经过十年来的研究丌发与应用,我国AIS基站网络系统不仅成为保障航行安全的重要基础设施,更在保障海洋权益、维护航运安全和保护水域环境等方面发挥重要的作用,己成为水上安全监管、水上事故调查、军事演练等业务不可缺少的信息获取工具,取得一定的经济和社会效益。

　　在AIS基站网络系统的辅助下,我国水上交通事故持续下降,海上人命救助成功率不断上升,仅人命安全,平均每年为国家节省40多亿元人民币。通过AIS技术,在我国沿海及内河已建设800多虚拟航标,尤其是在船舶流量大的水域、沉船水域以及国家的领海基点设立的虚拟航标,节省了大量的人力和物力资源。

　　从水上反恐安保工作来看,历经上海六国峰会(请核)、青岛奥帆赛、上海世博会、广州亚运会、军事演习等多次水上重大活动安保工作的严峻考验,其海上目标辅助决策、海上警戒和目标识别准确,监控和防范作用明显。由于基站网络系统存储的大量船舶数据资料,基本反映出我国沿海和内河航运走势,成为我国航运政策的制定的重要依据,2009年,利用基站系统的数据源,制作了自金融危机以来的航运情况走势图,为我国政府对经济发展的预测和应对航运经济复苏的决策提供了基础参考数据。AIS基站网络系统还可实现对船舶的实时动态监控,加强对船舶交通流的组织,在保障水上交通安全的前提下,我国沿海及内河运输的通航效率大幅提高。同时,AIS基站网络系统也广泛应用于发布台风、寒潮、雨雪冰冻等灾害性天气的安全信息以及渔业生产信息等,并在8000多起海事调查中得以应用。

　　但是,当前我国的AIS基站网络还存在着明显不足,许多相关设备还都需要依赖进口。例如,大多数相关单位使用的AIS基站网络软件系统是萨博公司生产的SAAB基站网络软件系统。AIS基站网络的迅猛发展和相关技术的滞后形成了鲜明的对比。加强例如AIS基站网络软件系统的AIS基站网络建设已经成为我国当前重要的科研任务。

AIS基站网络控制系统：

AIS基站网络系统界面

串口设置窗口界面

串口接收数据显示界面

服务器网络控制界面

客户端网络控制界面

船舶动静态信息显示界面

报警信息和基站信息显示界面

AIS电文表

船舶静态信息表

目录

　　第1章 绪论
　　　　1.1 课题的研究背景
　　　　1.2 课题的研究现状及意义
　　　　　　1.2.1 研究现状
　　　　　　1.2.2 课题意义
　　　　1.3 论文结构
　　第2章 AIS基本原理研究和软件开发平台介绍
　　　　2.1 AIS系统
　　　　　　2.1.1 AIS系统概述
　　　　　　2.1.2 AIS电文
　　　　　　2.1.3 IEC 61162-I标准研究
　　　　　　2.1.4 串行语句描述
　　第3章 AIS基站网络系统设计方案
　　　　3.1 AIS基站网络系统设计二
　　　　　　3.1.1 AIS基站网络系统需求分析
　　　　　　3.1.2 AIS基站网络系统整体设计
　　第4章 AIS基站网络系统技术实现
　　　　4.1 串口模块设计
　　　　　　4.1.1 多线程技术和串口winapi简介
　　　　　　4.1.2 串口模块主要函数介绍和分析
　　　　4.2 网络模块设计
　　　　　　4.2.1 服务器端的网络构建设计
　　　　　　4.2.2 客户端的网络构建设计
　　　　4.3 解码模块设计
　　　　　　4.3.1 电文介绍
　　　　　　4.3.2 A1S电文语句拆分
　　　　　　4.3.3 动静态AIS电文信息解码
　　　　　　4.3.4 基站信息处理
　　　　4.4 存储模块设计
　　　　　　4.4.1 数据库存储部分
　　　　　　4.4.2 日志文档存储部分
　　第5章 测试系统设计与测试结果
　　　　5.1 AIS基站网络系统测试环境搭建
　　　　5.2 AIS基站网络系统界面
　　　　5.3 AIS基站网络系统各模块测试及分析
　　　　　　5.3.1 串口模块测试和分析
　　　　　　5.3.2 网络模块测试和分析
　　　　　　5.3.3 解码模块测试和分析
　　　　　　5.3.4 存储模块测试和分析
　　结论
　　参考文献
　　图表清单
　　致谢
　　研究生履历

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