摘要

　　隨著(zhù)船舶導航和監控系統的發(fā)展,和計算機技術(shù)、通信技術(shù)的日趨完善,出現了一種較為新型的船舶導航系統:船舶自動(dòng)識別系統即AIS系統。其特點(diǎn)是信息量巨大,使用范圍更為廣泛,傳輸信息更加全面,用戶(hù)應用更加方便。就目前來(lái)看,船舶自動(dòng)識別系統發(fā)展非常迅速,在國內和國際范圍內影響越來(lái)越大,逐步成為船舶導航領(lǐng)域的支柱技術(shù)。而基站網(wǎng)絡(luò )系統是AIS系統中至關(guān)重要的一個(gè)組成部分,它的健全和穩定影響著(zhù)整個(gè)系統的效率和性能。

　　本論文在充分調研和了解相關(guān)工作單位對于A(yíng)IS基站網(wǎng)絡(luò )控制系統的需求后,進(jìn)行了充分的需求分析。最后確定組成軟件系統的4大模塊:串口模塊、解碼模塊、網(wǎng)絡(luò )模塊和存儲模塊。分別實(shí)現了 AIS數據的串口接收,基站網(wǎng)絡(luò )的鏈接構成,AIS動(dòng)靜態(tài)電文的解碼與基站電文和警告電文的提取和LOG文檔制作。基本構成了一套比較完整的AIS基站網(wǎng)絡(luò )控制系統。

　　本論文在對AIS技術(shù)研究的基礎上,從理論分析和工程實(shí)際兩個(gè)角度對本AIS基站網(wǎng)絡(luò )控制系統進(jìn)行了剖析。并著(zhù)重對本系統的架構整體設計以及模塊的具體實(shí)現流程進(jìn)行了的分析和論述。并給出了詳細的AIS基站網(wǎng)絡(luò )控制系統的設計方案、需求分析、系統整體原理架構圖,和各模塊的實(shí)現方式,以及各具體模塊的具體實(shí)現流程。

　　最后,使用實(shí)驗室的AIS基站對本AIS基站網(wǎng)絡(luò )控制系統進(jìn)行了測試,在實(shí)際機房對軟件系統進(jìn)行了檢測。從功能性和健壯性?xún)蓚�(gè)角度出發(fā),設計了相應的系統測試方案,并嚴格依據該方案進(jìn)行了實(shí)際測試和調試。根據測試的數據和實(shí)際數據的比對和對測試結果的分析,證明了本系統具有穩定性好、功能較為全面、健壯性強的特點(diǎn)。

　　本研究?jì)热菔菍Ш窖芯克�承擔的國家支撐計劃課題"高可用新體制AIS自主導航系統關(guān)鍵技術(shù)研究及應用示范(2012BAH36B01)的部分內容。

　　關(guān)鍵詞:串口模塊;網(wǎng)絡(luò )模塊;存儲模塊;解碼模塊

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

　　隨著(zhù)AIS (automatic identification system---船舶自動(dòng)識別系統)技術(shù)的發(fā)展,AIS的應用日趨成熟,港口的船舶和地面的基站越來(lái)越多,信息量非常的巨大,而船上人員和陸上人員的日常工作和特殊任務(wù)中對AIS信息的依賴(lài)也越來(lái)越大,所以AIS技術(shù)的應用尤其是AIS基站的穩定性和數據的共享顯得愈加的重要。就目前來(lái)看,AIS技術(shù)己經(jīng)深入人心,是海上和陸上的信息通信的重要組成部分,在世界范圍內的應用越來(lái)越廣泛,逐漸成為世界海上通信所使用的核心技術(shù)協(xié)議。

　　船舶自動(dòng)識別系統受外界自然因素干擾少,它在船舶導航、避碰、船舶通信、船岸通信、海上搜救、海事調查等方面發(fā)揮獨特而重要的作用。航行于幵闊水域的船舶不用VHF無(wú)線(xiàn)電話(huà)的通話(huà)便可自動(dòng)獲得來(lái)往船舶的各類(lèi)信息;航行于限制水域的船舶不僅可自動(dòng)獲得其他船舶的信息,而且通過(guò)VTS的廣播獲得各類(lèi)航行信息和港口信息。這樣可在最大程度上人為防止船舶碰撞和各類(lèi)海難事故的發(fā)生,為航運界帶來(lái)了前所未有的安全感。現代國際航運為了降低營(yíng)運成本,正朝船舶大型化、高速化和全自動(dòng)化的方向發(fā)展,為保證船舶航行安全和保護海洋生態(tài)環(huán) .

　　境需要船舶自動(dòng)識別系統。船舶自動(dòng)識別系統還可以改變航運企業(yè)的經(jīng)營(yíng)和管理方法,在A(yíng)IS應用方面BLM-SHIPPING軟件已經(jīng)把船隊管理、船舶定位與追蹤和航次管理集成到一個(gè)平臺上,把航運企業(yè)推向電子商務(wù)時(shí)代,大大提高航運企業(yè)的管理效率和服務(wù)水平。

　　AIS基站網(wǎng)絡(luò )是AIS系統建設的重要環(huán)節,它提供了海量AIS信息的傳輸和存儲,AIS電文的解析、并且全面、有效地建設了以服務(wù)器為核心的具有多客戶(hù)端功能的AIS網(wǎng)絡(luò ),并且將相關(guān)的船舶動(dòng)靜態(tài)信息存入數據庫,另外還每天定時(shí)打印存儲重要信息的AIS信息文檔,從而可以使相關(guān)工作和科研人員對設備和電文信息進(jìn)行核査和校對。可以說(shuō),AIS基站網(wǎng)絡(luò )在整個(gè)AIS系統中的作用是至關(guān)重要的。

　　經(jīng)過(guò)十年來(lái)的研究丌發(fā)與應用,我國AIS基站網(wǎng)絡(luò )系統不僅成為保障航行安全的重要基礎設施,更在保障海洋權益、維護航運安全和保護水域環(huán)境等方面發(fā)揮重要的作用,己成為水上安全監管、水上事故調查、軍事演練等業(yè)務(wù)不可缺少的信息獲取工具,取得一定的經(jīng)濟和社會(huì )效益。

　　在A(yíng)IS基站網(wǎng)絡(luò )系統的輔助下,我國水上交通事故持續下降,海上人命救助成功率不斷上升,僅人命安全,平均每年為國家節省40多億元人民幣。通過(guò)AIS技術(shù),在我國沿海及內河已建設800多虛擬航標,尤其是在船舶流量大的水域、沉船水域以及國家的領(lǐng)海基點(diǎn)設立的虛擬航標,節省了大量的人力和物力資源。

　　從水上反恐安保工作來(lái)看,歷經(jīng)上海六國峰會(huì )(請核)、青島奧帆賽、上海世博會(huì )、廣州亞運會(huì )、軍事演習等多次水上重大活動(dòng)安保工作的嚴峻考驗,其海上目標輔助決策、海上警戒和目標識別準確,監控和防范作用明顯。由于基站網(wǎng)絡(luò )系統存儲的大量船舶數據資料,基本反映出我國沿海和內河航運走勢,成為我國航運政策的制定的重要依據,2009年,利用基站系統的數據源,制作了自金融危機以來(lái)的航運情況走勢圖,為我國政府對經(jīng)濟發(fā)展的預測和應對航運經(jīng)濟復蘇的決策提供了基礎參考數據。AIS基站網(wǎng)絡(luò )系統還可實(shí)現對船舶的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監控,加強對船舶交通流的組織,在保障水上交通安全的前提下,我國沿海及內河運輸的通航效率大幅提高。同時(shí),AIS基站網(wǎng)絡(luò )系統也廣泛應用于發(fā)布臺風(fēng)、寒潮、雨雪冰凍等災害性天氣的安全信息以及漁業(yè)生產(chǎn)信息等,并在8000多起海事調查中得以應用。

　　但是,當前我國的AIS基站網(wǎng)絡(luò )還存在著(zhù)明顯不足,許多相關(guān)設備還都需要依賴(lài)進(jìn)口。例如,大多數相關(guān)單位使用的AIS基站網(wǎng)絡(luò )軟件系統是薩博公司生產(chǎn)的SAAB基站網(wǎng)絡(luò )軟件系統。AIS基站網(wǎng)絡(luò )的迅猛發(fā)展和相關(guān)技術(shù)的滯后形成了鮮明的對比。加強例如AIS基站網(wǎng)絡(luò )軟件系統的AIS基站網(wǎng)絡(luò )建設已經(jīng)成為我國當前重要的科研任務(wù)。

AIS基站網(wǎng)絡(luò )控制系統：

AIS基站網(wǎng)絡(luò )系統界面

串口設置窗口界面

串口接收數據顯示界面

服務(wù)器網(wǎng)絡(luò )控制界面

客戶(hù)端網(wǎng)絡(luò )控制界面

船舶動(dòng)靜態(tài)信息顯示界面

報警信息和基站信息顯示界面

AIS電文表

船舶靜態(tài)信息表

目錄

　　第1章 緒論
　　　　1.1 課題的研究背景
　　　　1.2 課題的研究現狀及意義
　　　　　　1.2.1 研究現狀
　　　　　　1.2.2 課題意義
　　　　1.3 論文結構
　　第2章 AIS基本原理研究和軟件開(kāi)發(fā)平臺介紹
　　　　2.1 AIS系統
　　　　　　2.1.1 AIS系統概述
　　　　　　2.1.2 AIS電文
　　　　　　2.1.3 IEC 61162-I標準研究
　　　　　　2.1.4 串行語(yǔ)句描述
　　第3章 AIS基站網(wǎng)絡(luò )系統設計方案
　　　　3.1 AIS基站網(wǎng)絡(luò )系統設計二
　　　　　　3.1.1 AIS基站網(wǎng)絡(luò )系統需求分析
　　　　　　3.1.2 AIS基站網(wǎng)絡(luò )系統整體設計
　　第4章 AIS基站網(wǎng)絡(luò )系統技術(shù)實(shí)現
　　　　4.1 串口模塊設計
　　　　　　4.1.1 多線(xiàn)程技術(shù)和串口winapi簡(jiǎn)介
　　　　　　4.1.2 串口模塊主要函數介紹和分析
　　　　4.2 網(wǎng)絡(luò )模塊設計
　　　　　　4.2.1 服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò )構建設計
　　　　　　4.2.2 客戶(hù)端的網(wǎng)絡(luò )構建設計
　　　　4.3 解碼模塊設計
　　　　　　4.3.1 電文介紹
　　　　　　4.3.2 A1S電文語(yǔ)句拆分
　　　　　　4.3.3 動(dòng)靜態(tài)AIS電文信息解碼
　　　　　　4.3.4 基站信息處理
　　　　4.4 存儲模塊設計
　　　　　　4.4.1 數據庫存儲部分
　　　　　　4.4.2 日志文檔存儲部分
　　第5章 測試系統設計與測試結果
　　　　5.1 AIS基站網(wǎng)絡(luò )系統測試環(huán)境搭建
　　　　5.2 AIS基站網(wǎng)絡(luò )系統界面
　　　　5.3 AIS基站網(wǎng)絡(luò )系統各模塊測試及分析
　　　　　　5.3.1 串口模塊測試和分析
　　　　　　5.3.2 網(wǎng)絡(luò )模塊測試和分析
　　　　　　5.3.3 解碼模塊測試和分析
　　　　　　5.3.4 存儲模塊測試和分析
　　結論
　　參考文獻
　　圖表清單
　　致謝
　　研究生履歷

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