基于AIS的船舶动态监控及其应用

论文摘要

船舶自动识别系统(AIS)产生于20世纪90年代,是新型的助航系统和安全信息系统,是一项集现代通信、网络技术和信息技术于一体的新的应用系统。从2000年初,我国海事部门就开始了AIS岸基骨干网的建设,到目前为止该项目的建设初具规模。宁波港作为国内主要港口也于近期完成了AIS岸基网络的建设。本文首先论述了AIS的产生的背景、现状、构成及其采用的关键技术,再结合宁波港AIS岸基网络建设的实际,解决了从AIS基站数据接收到数据在电子海图上的最终显示这一过程中出现的三个主要问题:AIS原始数据的解码、AIS数据的传输和多基站数据的融合。本文在查阅了大量的文献的基础上,结合实际情况,借鉴相关的技术提出了各部分实现的算法,具体工作如下:(1)解决了AIS语句的解码问题,分别给出了将有效ASCII码转换为6位二进制串的计算机实现算法;一种不用查找字符转换表即可实现6位二进制串与文本字符之间的转换的计算机算法;仅根据封装ASCII字符串的首字符无需解码即可判断消息类型的字符与电文ID对照表,并且最终将上述算法付诸实践,编写软件仿真实现解码过程。(2)设计了一种基于Hash表的AIS多基站数据融合算法,解决了数据融合过程中大量数据查找及存储的问题,提高了动态监控显示效率。(3)采用了最常用的TCP/IP协议技术,编写了一套服务器/客户端模式的通信软件,仿真实现多个基站与AIS中心服务器之间的数据传输,并通过测试。(4)AIS数据最终除了实现在电子海图上的显示之外,也实现了与宁波港生产调度计划的匹配显示,在实际工作中发挥了巨大的作用。本文基于工程实践,解决了多个实际应用中出现的问题,从而对基于AIS岸基网络的船舶动态监控系统的实现有较大的现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 AIS概述
• 1.2 AIS产生与发展
• 1.3 AIS国际技术标准
• 1.4 AIS国内外发展现状
• 1.5 宁波港AIS岸站系统
• 1.6 本文主要工作
• 第2章 船舶自动识别系统构成及关键技术
• 2.1 AIS系统构成
• 2.1.1 AIS分类
• 2.1.2 AIS船台的技术性能
• 2.1.3 AIS岸台的技术性能
• 2.2 AIS通信解决方案
• 2.2.1 AIS系统网络通信体系结构
• 2.2.2 自组织时分多址技术（SOTDMA）
• 2.3 AIS输出信息采集与处理
• 2.3.1 AIS基本结构以及输入输出接口
• 2.3.2 AIS信息的内容及分类
• 2.3.3 AIS串行接口语句分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 AIS信息的解码
• 3.1 AIS基站输出语句分析
• 3.2 AIS语句的解码
• 3.3 AIS解码的计算机实现
• 3.3.1 IEC 61162-1 ASCII码转换为6位二进制串
• 3.3.2 多位二进制串转换为整型
• 3.3.3 6位二进制串转换为文本字符型
• 3.3.4 VDM/VDO语句解码
• 3.3.5 AIS信息解码软件实现
• 3.4 本章小结
• 第4章 AIS多基站数据的融合与通信
• 4.1 AIS多基站数据的融合
• 4.1.1 多基站数据融合技术
• 4.1.2 基于Hash表的多基站数据融合算法
• 4.2 AIS数据的以太网通信
• 4.2.1 TCP/IP协议的组成
• 4.2.2 WINDOWS下的网络编程
• 4.2.3 TCP/IP通信软件开发流程
• 4.2.4 TCP/IP通信软件实现
• 4.3 本章小结
• 第5章 宁波港AIS船舶动态监控系统的实现
• 5.1 宁波港AIS船舶动态监控系统
• 5.2 AIS信息在电子海图上显示
• 5.3 AIS信息与调度计划的匹配
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 附录一 IEC61162-1部分语句及其格式
• 附录二 术语缩写及中文名称
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历