数据通信与GIS在船舶监控中的应用研究

论文摘要

近年来,航运事业迅速发展导致主要航道越来越拥挤,水上交通事故频繁,给航行安全造成了巨大威胁。人们迫切需要加强对船舶的监管,降低事故的发生率。随着多种信息技术的发展和综合应用,现代化、高效的船舶监控系统受到了港航机构的高度重视,广泛应用于水上交通管理事业。本文通过对几种常用船舶监控技术的比较分析,指出卫星定位监控系统在通信信号较弱地区实施监控以及远程实时监控方面具有独特优势。本文介绍了船舶卫星定位监控系统的体系结构。船舶数据通信量的增大,加重了数据传输和数据处理的负担,造成了数据阻塞现象。为了分散监控中心压力,提高监控性能,本文设计了监控系统间的分层级联结构,并重点研究了数据通信与GIS技术在船舶监控中心设计中的应用:采用TCP长连接的通信模式以及心跳检测方法,维护了各级船舶监控中心间的稳定连接;会话层与应用层协议的分离将上、下级系统间对话与业务数据传输分开处理,从而降低了报文内容的冗余,提高了协议解析的效率;通过设计符合应用逻辑的通信协议,保证了系统能够可靠地传输多种类型的监控数据;双端通信框架和客户端通信框架的设计和应用,缓解了系统内数据传输与数据处理压力,保障了系统间能够实时地传输大量数据;利用GIS技术,实现了数据存储、海图操作、区域设置等功能,并解决了海图上两点测距以及GPS数据的地图投影问题。在完成研究工作后,本文设计实现了模拟监控系统,并对该系统进行了测试和分析。测试记录表明,系统各项性能指标正常,总体运行状况良好。从而证明了本文理论研究的正确性和可行性,数据通信技术与GIS技术应用到船舶监控系统中,完善了船舶监控功能,增强了系统通信和数据处理能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 技术路线
• 1.5 论文组织结构
• 第2章 船舶监控概述
• 2.1 船舶监控技术分类
• 2.1.1 VTS与 AIS联合监控
• 2.1.2 Inmarsat
• 2.1.3 GPS+无线通信网络+GIS
• 2.1.4 卫星定位监控系统
• 2.2 船舶监控技术应用分析
• 2.3 数据通信、GIS的发展
• 第3章 卫星定位监控系统体系结构
• 3.1 系统的整体结构
• 3.2 卫星定位系统
• 3.2.1 空间部分
• 3.2.2 地面控制部分
• 3.2.3 用户部分
• 3.3 船载终端
• 3.3.1 船载终端的组成
• 3.3.2 船载终端相关参数
• 3.3.3 船载终端主要功能
• 3.4 卫星通信系统
• 3.4.1 空间段
• 3.4.2 控制段
• 3.4.3 地面段
• 3.5 船舶监控中心
• 3.5.1 监控中心组织结构
• 3.5.2 监控中心主要功能
• 3.5.3 通信服务器
• 3.5.4 数据库服务器
• 3.5.5 监控台
• 第4章 船舶监控中心数据通信
• 4.1 数据通信模型
• 4.1.1 ISO模型
• 4.1.2 TCP/IP模型
• 4.1.3 两类模型比较分析
• 4.2 数据包的封装与分用
• 4.2.1 数据包的封装
• 4.2.2 数据包的分用
• 4.3 通信协议设计
• 4.3.1 传输层作用
• 4.3.2 UDP与 TCP协议
• 4.3.3 传输层协议选择
• 4.3.4 应用逻辑分析
• 4.3.5 会话层协议设计
• 4.3.6 应用层协议设计
• 4.4 通信机制
• 4.4.1 Sockets通信
• 4.4.2 多线程与消息队列
• 4.4.3 连接管理
• 4.4.4 协议的解析与合成
• 4.4.5 通信应答机制
• 4.5 通信框架设计
• 4.5.1 双端通信框架
• 4.5.2 客户端通信框架
• 第5章 船舶数据处理
• 5.1 空间数据管理方式
• 5.1.1 海图文件
• 5.1.2 关系数据库
• 5.2 MapObjects概述
• 5.2.1 MapObjects对象组成
• 5.2.2 MapObjects功能特点
• 5.2.3 MapObjects支持的数据源
• 5.3 海图操作与数据处理
• 5.3.1 海图数据访问
• 5.3.2 区域设置
• 5.3.3 距离方位的计算
• 5.3.4 位置数据处理
• 第6章 测试结果
• 6.1 测试环境
• 6.1.1 拓扑结构
• 6.1.2 硬件环境
• 6.1.3 软件环境
• 6.2 测试目标
• 6.2.1 测试范围
• 6.2.2 预期性能指标
• 6.3 测试方法
• 6.4 测试记录及结果分析
• 6.4.1 测试记录
• 6.4.2 测试结果分析
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历