船載ais信息采集和解碼技術(shù)探究

《船載ais信息采集和解碼技術(shù)探究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、船載AIS信息采集和解碼技術(shù)探究　　摘要：對(duì)船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)AIS（AutomaticIdentificationSystem）消息類型及標(biāo)準(zhǔn)消息格式進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，在此基礎(chǔ)上完成了AIS信息采集與解碼軟件的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)表明，所得的AIS信息準(zhǔn)確可靠。該技術(shù)的研究，是基于AIS信息的應(yīng)用系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)。【關(guān)鍵詞】船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)信息采集信息解碼信息傳輸由于AIS能提供船舶的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)信息和航次信息，因此，基于AIS信息進(jìn)行的自動(dòng)避碰系統(tǒng)、電子海圖顯示系統(tǒng)、航標(biāo)遙控遙測(cè)系統(tǒng)和船位報(bào)告系統(tǒng)等都必須解決AIS信息的采集與解碼問(wèn)題，即把AIS輸出的數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)采集后將其中含有船舶

2、動(dòng)靜態(tài)信息和船舶航行安全信息數(shù)據(jù)的定義、格式進(jìn)行研究和解碼，然后將數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成應(yīng)用系統(tǒng)所需的格式，因此，研究AIS數(shù)據(jù)包的采集與解碼技術(shù)，對(duì)于AIS信息的開發(fā)應(yīng)用具有非常重要的意義。1AIS通信協(xié)議1.1AIS接口的信息類型5AIS系統(tǒng)主要基于TDMA通信技術(shù)，利用AIS信道將目標(biāo)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)信息以一定的數(shù)據(jù)格式，通過(guò)VHF的方式傳播1371電文數(shù)據(jù)，使各個(gè)船舶和基站互相知曉各個(gè)站點(diǎn)的位置，有效利用通信信道，實(shí)現(xiàn)自主管理。在AIS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)ITU-RM.1371-1中包括22種不同類型的消息，這22種消息不僅包含傳輸信息，而且還包含支持各種共他系統(tǒng)或數(shù)據(jù)鏈路（包括消息

3、確認(rèn)、詢問(wèn)、分配、管理命令）的功能。1.2AIS中使用的IEC61162-2協(xié)議AIS接口的通信協(xié)議采用美國(guó)1983年NMEA（NationalMarineElectronicAssociate）協(xié)會(huì)制定的IEC6116-2標(biāo)準(zhǔn)，作為通信協(xié)議的一部分，AIS接口輸出信息的信息結(jié)構(gòu)如圖1所示：AIS將船舶的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)和與航次相關(guān)的信息主要通過(guò)符合IEC61162-2協(xié)議的以下兩條語(yǔ)句封裝：VDM：VHFData-linkMessage，VHF數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)；VDO：VHFData-linkOwn-vesselMessage，VHF數(shù)據(jù)鏈路本船信息；這兩條信息發(fā)送的具體結(jié)構(gòu)

4、如下所示：2AIS信息的解碼分析2.18位ASCII碼轉(zhuǎn)換成6位碼對(duì)AIS每一幀的信息進(jìn)行提取后，得到的無(wú)線電信息是用8位ASCII碼表示的，在對(duì)無(wú)線電信息進(jìn)行解碼之前，需要首先將8位ASCII碼轉(zhuǎn)換在6位碼，圖2為8位ASCII碼轉(zhuǎn)換成6位碼的程序流程圖：3AIS解碼軟件設(shè)計(jì)53.1解碼應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)方法AIS解碼應(yīng)用程序在功能上主要包括以下幾個(gè)子程序：串口中斷程序串口中斷程序主要完成AIS數(shù)據(jù)的采集，AIS以異步方式向外發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送速率為38400bit/s，所以串口初始化為：波特率38400bit，1個(gè)起始位，8位數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位，以文本方式讀取串口數(shù)據(jù).串口

5、每接收1個(gè)字符就發(fā)出一次中斷申請(qǐng)，在中斷服務(wù)程序中讀取接收的字符，并暫時(shí)存放在變量中。數(shù)據(jù)解析程序數(shù)據(jù)解析程序主要功能是按照標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議對(duì)串口接收緩沖區(qū)每一幀的信息進(jìn)行提取，然后提取每一幀的信息的每個(gè)字段的數(shù)據(jù)，保存其中的六位碼數(shù)據(jù)，然后對(duì)每一幀的信息進(jìn)行校驗(yàn)判斷，保證每一幀信息的可靠性。數(shù)據(jù)組裝程序在AIS發(fā)送的六位碼數(shù)據(jù)超過(guò)168bit時(shí)，需要通過(guò)兩個(gè)或多個(gè)幀進(jìn)行傳輸，這時(shí)數(shù)據(jù)組裝程序需要按裝語(yǔ)句序號(hào)和語(yǔ)句ID號(hào)對(duì)多個(gè)幀中的六位碼數(shù)據(jù)進(jìn)行組裝，形成完整的AIS六位碼數(shù)據(jù)。AIS信息提取程序AIS信息提取程序主要功能是根據(jù)ITU-RM.51371協(xié)議，提取六位碼bit流

6、中各字段的數(shù)值，從中得到船舶航行過(guò)程中的各種動(dòng)態(tài)、靜態(tài)和與航次相關(guān)的數(shù)據(jù)。信息顯示與更新程序信息顯示與更新程序的主要功能是將AIS信息提取程序得到的各種航舶動(dòng)、靜和與航次相關(guān)的數(shù)據(jù)通過(guò)界面顯示出來(lái)，并通過(guò)設(shè)定的船舶數(shù)據(jù)更新頻率，即時(shí)更新AIS接收到的船舶數(shù)量和相關(guān)信息。解碼應(yīng)用程序的具體程序框圖如圖3所示：下面通過(guò)采集成都天奧公司的ClassBAIS的輸出信息，然后對(duì)采集的輸出信息進(jìn)行解碼，提取其中的各種信息，以下是AIS采集與解碼軟件的相應(yīng)界面和部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果：經(jīng)過(guò)對(duì)采用上述采集和解碼得到的船舶動(dòng)靜態(tài)信息與AIS顯示終端提供的船舶動(dòng)靜態(tài)信息進(jìn)行了比對(duì)，解碼得到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)

7、確無(wú)誤。4結(jié)語(yǔ)本文主要探討了AIS輸出信息的封裝格式、解碼原理，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的解碼軟件對(duì)其進(jìn)行采集、解碼與顯示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該采集與解碼技術(shù)準(zhǔn)確有效，對(duì)于AIS信息的開發(fā)應(yīng)用及AIS相關(guān)技術(shù)的研究具有一定的參考價(jià)值。參考文獻(xiàn)[1]朱金發(fā)，孫文力，湯華.船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2005：134-156.[2]5陳朝陽(yáng)，邵哲平，鄭佳春.AIS通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)制器實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)航海，2003（2）：65-69.[3]袁安存，張淑芳.通用船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)匯編[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2005.[4]鄭佳春，丁晶.