论文摘要
随着船舶数量的不断增加以及船舶向大型化和高速化方向的不断发展,航海事故频繁发生,这给航行安全和海洋环境造成了巨大的威胁。虽然雷达、自动雷达标绘仪具有识别船舶的功能,但是由于其固有的缺陷并不能提供自动避碰所需的准确信息而无法适应现代航运的需求。近年来船舶自动避碰系统的应用,给获取船舶会遇信息的方式带来了彻底的转变,会遇船舶之间实现了真正意义的准确信息共享。AIS系统将给海上船舶监控带来革命性的进步。本文以AIS提供的报文数据作为信息来源,利用嵌入式计算机技术研究基于AIS信息的船舶避碰监控系统。文章首先介绍了AIS通信协议IEC61162中规定的语句格式与通信字符,深入地剖析了解码AIS信息的方法;其次研究了船舶碰撞的过程,定量划分了船舶会遇态势和避碰行动局面,并对如何确定船舶避碰行动方式以及避碰行动幅度进行了探讨;然后运用模糊数学理论,综合各方面影响因素建立了一种将碰撞危险度分为空间碰撞危险度和时间碰撞危险度的船舶碰撞危险度评价数学模型。最后在所建立的数学模型的基础上,设计并实现了一个基于AIS信息的嵌入式船舶避碰监控系统。本系统由监控和AIS信息管理两部分组成;采用低功耗、低成本、高性能、小体积的ARM处理器S3C44BOX,以嵌入式实时系统VxWorks为操作系统。实现了“互见”范围内船舶的显示、会遇船舶信息的查询、避碰行动方案的查询、船舶监控与报警等功能。该系统具有操作简便、响应实时、扩展性强的优点,另外该系统还弥补了传统AIS系统显示信息不直观、信息利用率低等缺点,在船舶处于碰撞危险阶段时提供合适的避碰行动方案,在航海领域中有着积极的应用意义。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 选题的背景和意义1.2 AIS技术的现状及发展1.3 船舶避碰系统国内外研究动态1.3.1 国外研究动态1.3.2 国内研究动态1.4 本课题的主要工作第2章 AIS技术标准及协议分析2.1 AIS技术特点2.2 AIS信息报文格式分析2.3 AIS消息分类2.4 AIS信息解码2.5 AIS应用于船舶避碰的优点2.6 本章小结第3章 船舶避碰相关数学模型3.1 船舶避碰模型3.1.1 会遇船舶运动矢量解析3.1.2 船舶的会遇态势3.1.3 避碰行动方式3.2 船舶碰撞危险度评判模型3.2.1 船舶碰撞危险度的概念3.2.2 船舶碰撞危险度评价模型的建立3.3 应用实例与结果分析3.4 本章小结第4章 系统的总体设计4.1 系统的特点4.2 系统功能分析4.2.1 系统管理4.2.2 信息接收4.2.3 AIS信息管理4.2.4 航行环境动态监控4.2.5 会遇船舶信息查询4.3 系统开发环境4.3.1 嵌入式实时操作系统VxWorks4.3.2 集成开发环境Tornado4.4 系统总体设计4.4.1 系统开发的原则4.4.2 系统设计的目标4.4.3 系统硬件结构设计4.4.4 系统软件结构设计4.5 本章小结第5章 系统软件详细设计与核心模块的实现5.1 系统软件模块的划分5.2 启动模块5.2.1 基于VxWorks的BSP设计原理5.2.2 VxWorks的引导顺序5.3 串口接收模块5.4 AIS信息处理模块5.4.1 AIS信息数据帧的读取与校验5.4.2 AIS信息的处理方法及实现5.5 算法模块5.5.1 坐标转换5.5.2 船舶避碰决策算法5.6 人机交互模块5.6.1 LCD显示模块5.6.2 触摸屏模块5.6.3 键盘模块5.7 航行环境监控、报警模块5.7.1 模块功能5.7.2 模块实现原理5.8 系统管理模块5.8.1 模块功能5.8.2 模块实现原理5.9 本章小结第6章 系统调试6.1 启动模块的调试6.2 AIS信息处理模块的调试6.3 系统的集成调试结论参考文献攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果致谢附录
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标签：船舶避碰论文; 碰撞危险度论文; 监控系统论文;
