【正文】 Electronic chart, SQL Server database 1 目 錄 前言?????????????????????????? ?? ?? ? 1 1 船載 AIS 的結(jié)構(gòu)與功能??????????????????? ?? ?? ? 3 AIS 的構(gòu)成??????? ????????????????? ?? ? 3 數(shù)據(jù)的采集部分??????????????????? ?? ? 3 信號處理與系統(tǒng)控制器???????????????? ?? ? 4 信息顯示器 ???????????????????????? 4 VHF收發(fā)機部分 ?????????????????????? 4 AIS的功能特點 ????????????????????????? 4 AIS的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu) ??????????????? ?????? 5 物理層 ?????????????????????????? 5 數(shù)據(jù)鏈路層 ???????????????????????? 6 網(wǎng)絡層 ?????????????????????????? 6 傳輸層 ?????????????????????????? 6 2 船載 AIS原理 ????????????????????????????? 7 船載 AIS的工作原理 ??????????????????????? 7 TDMA數(shù)據(jù)鏈同步 ????? ????????????????? 7 AIS時隙接入?yún)f(xié)議 ????????????????????? 8 自組織通信原理 ????????????????????????? 9 3 AIS接口協(xié)議 ????????????????????????????? 11 IEC 61162協(xié)議 ????????????????????????? 11 電氣規(guī)范 ????????????????????????? 11 語句格式及符號 ?????????????????????? 12 ITUR ??????????????????????? 13 4 系統(tǒng)總體設計 ???????????????????????????? 14 系統(tǒng)功能 ???????????????????????????? 14 系統(tǒng)框架 ???????????????????????????? 15 系統(tǒng)數(shù)據(jù) ???????????????????????????? 16 數(shù)據(jù)流程 ????????????????????????? 16 數(shù)據(jù)存儲 ???? ????????????????????? 17 5 電子海圖顯示 ???????????????????????????? 17 電子海圖概述 ?????????????????????????? 17 海圖信息顯示 ?????????????????????????? 18 2 圖像縮放 ???????????????????????????? 19 6 系統(tǒng)實現(xiàn)及校驗 ??????????????????????????? 20 串口通信 ??????????????????????????? ? 20 相關(guān)電文解析 ?????????????????????????? 21 ITUR ?????????????????? 21 信息顯示 ???????????????????????????? 23 系統(tǒng)組成 ???????????????????????????? 24 運行結(jié)果 ???????????????????????????? 25 1 前 言 近年來，世界范圍內(nèi)的航運市場在飛速發(fā) 展，港口船舶密度越來越大。船舶自動識別系統(tǒng)(Automatic Identification System， AIS)就是在當今通信技術(shù)和計算機技術(shù)飛速發(fā)展的背景下應運而生的?；谝粋€可由控制站操作員調(diào)整的時間表，基站對所有的船在 70信道上發(fā)出一個電信號。船和岸 、 船和船、岸和船的信息傳遞已經(jīng)實現(xiàn)了。 我國對 AIS研究工作與國際先進的國家相比開展的比較晚，但后續(xù)的發(fā)展速度很快，有相當多的關(guān)于 AIS的文章發(fā)表，交通部海事局也于 2021年開始組織有關(guān)人員開展對 AIS的研究工作，編寫了 AIS應用技術(shù)研究報告和中國海事 AIS配布方案，各科研單位、相關(guān)院校和海事部門也在積極開發(fā)基于 AIS的船舶監(jiān)控系統(tǒng)，有些系統(tǒng)已投入使用并且在不斷完善之中。系統(tǒng)通過調(diào)用相應的電子海圖，把收到的船舶當前經(jīng)、緯度，轉(zhuǎn)換成設備坐標，在屏幕上畫出船舶的位置。 4 信號處理與系統(tǒng)控制器 此為 AIS 的核心部分， 通常是一個嵌入式微處理系統(tǒng)， 用于存儲本船識別碼、船名、呼號、船型等靜態(tài)信息以及船舶吃水、危險貨物類型、航線等航行相關(guān)信息；處理并存儲本船動態(tài)信息；將存儲本船最新航行數(shù)據(jù)和必要的靜態(tài)信息以及與航行相關(guān)的其它信息進行編碼后送至發(fā)射機；對接收來自周圍其他船舶的航行數(shù)據(jù)進 行編碼并存儲解碼后的數(shù)據(jù)；將本船和其他船舶的航行數(shù)據(jù)等信息送至信息顯示器顯示；信息處理器中包括船舶的靜、動態(tài)數(shù)據(jù)庫以及對信息的處理、管理控制、時隙選擇、同步監(jiān)測、顯示等相應軟件。 AIS 的功能特點 系統(tǒng)工作特點：在所有區(qū)域內(nèi)自主和連續(xù)工作，由交管監(jiān)視中心指配工作模式，以便于主管部門控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈g隔和時隙，數(shù)據(jù)的傳輸響應來自于船舶或主管部門的詢問，有輪詢和受控兩種模式。 AIS作為 VHF無線通信網(wǎng)絡，引入 OSI概念，其采用了 OSI的低四層結(jié)構(gòu)，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層。 媒體訪問控制 (MAC)提供聯(lián)接 VHF數(shù)據(jù)鏈的方法，向上面的子層提供透明的服務。誤差檢測和控制的處理運用 CRC多項式計算求和。其來源是位置傳感器，如 GPS。結(jié)束標記表示信息傳輸結(jié)束。 (3)與岸臺同步 (直接或間接 ) 8 若船臺不能用以上的方法同步，但能接收到岸臺的信號，這個臺將同于接收的岸臺中能接收到的臺站數(shù)量最多的那個臺站。 AIS 時隙接入?yún)f(xié)議 在 AIS中有四種時隙接入?yún)f(xié)議：自組織時分多址 (SOTDMA)協(xié)議，增量式時分多址協(xié)議 (ITDMA)、隨機式時分多址協(xié)議 (RATDMA)和固定式時分多址協(xié) (FATDMA)。此值隨報文一起傳輸以指示該電臺預定時隙。通過 FATDMA協(xié)議， 岸臺能在預定的時間進行編程發(fā)射，而不管信道中的其他預定情況。此外，海上自組織無線數(shù)據(jù)鏈路還能通過時隙復用來主動處理因通信鏈路容量過載而帶來的通信碰撞。在周期運行時，該值與報告率有關(guān)，一般取值范圍為報告間隔的 1/5。因此，在一個信道所用時隙任意一 邊的 2個相鄰時隙不應作為另一個信道上的候選時隙。在此階段系統(tǒng)監(jiān)視 TDMA信道上的時隙占用情況，了解新到的活動狀態(tài)，確定 其他參與者的身份、當前時隙的分配和其他用戶報告的位置，建立在整個鏈路上運行的所有站臺的通信目錄和反映 TDMA信道活動的狀態(tài)的11 時隙圖譜。 3 AIS 接口協(xié)議 IEC 61162 協(xié)議 IEC 61162包括 IEC 611621和 IEC 611622這兩個標準。 數(shù)據(jù)異步串行傳輸，第一個位為開始位，緊跟數(shù)據(jù)，首先發(fā)送低位數(shù)據(jù)，傳輸波特率為 38400比特 /秒，每幀 8位數(shù)據(jù)，不進行奇偶校驗，最后一位是停止位。 (2)詢問語句。 ITUR M． 13711協(xié)議的發(fā)表引起了國際海事組織 (IMO)、國際航標協(xié)會 (IALA)、國際電工技術(shù)委員會 (IEC)、國際民用航空組織(ICAO)等的高度重視，并且在此技術(shù)協(xié)議的基礎(chǔ)上，分別制定了適應各自行業(yè)的其它相關(guān)技術(shù)規(guī)范：因此， ITUR M． 13711協(xié)議是設計 AIS通信設備的主要技術(shù)規(guī)范。 串口管理功能：通過設置串口參數(shù)，啟動 AIS數(shù)據(jù)電文的接收，并把接收到的 AIS數(shù)據(jù)電文經(jīng)過一系列的解析處理操作后，存儲到 AIS船舶數(shù)據(jù)庫 中。 船舶標識顯示：控制顯示或不顯示所關(guān)注船舶的標識以及顯示船舶標識的種類。 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖 。數(shù)據(jù)庫盡管實現(xiàn)過程復雜，但它對存儲和查詢進行了優(yōu)化處理，而且目前也有運行于 Windows平臺上的專門數(shù)據(jù)庫軟件可供使用。由于 AIS電文數(shù)據(jù)分為發(fā)送和接收兩部分，應建立兩個數(shù)據(jù)庫，分別存儲發(fā)送出去的電文數(shù)據(jù)和接收解析后的數(shù)據(jù)。 5 電子海圖顯示 電子海圖概述 電子航海圖 (ENC)屬于電子海圖數(shù)據(jù)庫，是由各國官方的海道測量局 (HO)制作的 (也 18 有一些國家由某公司制作，由 HO認定 )符合 IHO 557標準的矢量電子海圖。目前，能夠提供符合國際標準的 ECDIS的廠家不下十幾家，其中較著名的有英國船商公司、德國 ATLAS公司和 7CS公司、加拿大 OFFSHORE公司等?，F(xiàn)在一般使用 S57國際標準的電子海圖，相應地采用 WGS84的經(jīng)緯度坐標系。 (3)圖形信息顯示 在電子海圖的基礎(chǔ)上，利用圖形來表現(xiàn)船舶的實時動態(tài)。 圖像縮放 縮放 是電子海 圖必備的基本功能，是用戶通過有限的屏幕窗口去認識無限的地理空間必須的工具。 實際坐標是由程序員自己定義的坐標，用 來描述地理空間實體的實際坐標，可采用 20 直角坐標、極坐標或其他坐標來表示。 對串口通訊編程而言，利用 Windows API編程較為煩瑣； MSComm控件在基于對話框的程序中使用簡單方便，在基于文檔的程序中使用處理較為復雜。 數(shù)據(jù)庫生成后，啟動協(xié)議解析和存儲程序 。如在比例尺大于 1： 10000時，系統(tǒng)將用三個點組成的示意船型來表現(xiàn)，而在比例尺不大于 l：10000時，系統(tǒng)將根據(jù)船舶的長度和寬度用七個點組成的真實船型來表現(xiàn)。系統(tǒng)使用 VC開發(fā)了對 IEC61162協(xié)議部分語句進行解析的動態(tài)鏈接庫，并把解析后的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中。 老師知識淵博、治學嚴謹，陳老師熱情體貼、愛護學生，是我在學習中受益匪淺。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。 849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpa zadNuKNamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 29 致 謝 在本論文即將完成之際，要特別對我的導師。 AIS數(shù)據(jù)電文的格式、協(xié)議的研究，把通過解析串行接口接收的 AIS原始數(shù)據(jù)電文進行解析并送到 SQL Server數(shù)據(jù)庫進行存儲。利用墨卡托投影 正 解公式把船舶經(jīng)緯度坐標轉(zhuǎn)為海圖上的 X、 Y坐標 。因此，在動態(tài)連接庫編寫完畢，可以通過 VC提供的動態(tài)鏈接庫查看工具 Depens來查看動態(tài)鏈接庫中所生成的輸出函數(shù)。 6 系統(tǒng)實現(xiàn) 及校驗 串口通信 AIS接收機接收 AIS數(shù)據(jù)后從串口經(jīng) RS232端口輸出， AIS數(shù)據(jù)接收模塊要從串口接收AIS數(shù)據(jù)電文，這就涉及到串口編程問題。 Windows繪圖是用邏輯坐標進行繪圖。 輔助顯示：為更好地表現(xiàn)船舶當前的航行狀態(tài)，有必要將船首線、矢量線、航跡線、固定距標圈、目標方位線等輔助線以及船名、 MMSI、呼號等輔助標識也顯示出來。其中，動態(tài)數(shù)據(jù)將隨系統(tǒng)的當前時間變化而變化。 綜合起來，現(xiàn)行的 ECDIS國際標準有以下 4個： IMO ECDIS性能標準： 1995年 11月在 IMO第 19屆大會上作為 A． 817(19)號決議正式通過，它給出了 ECDIS的定義，規(guī)定了信息的顯示、海圖改正、航線設計、航路監(jiān)視和航