自动识别系统(AIS)协议的研究和实现
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摘要
近些年来,随着航海技术和运输业务的不断发展,船舶速度及船舶数量不断提高,从而使得海上交通密度越来越大,给船舶避碰、港口交管和航行安全提出了新的要求。在这种情况下,雷达和VHF无线电话越来越不能适应航海安全的要求,自动识别系统(AIS)应运而生了。
AIS的发送台站利用同步获得了时隙信息,通过初始化阶段的监听信道而得到了信道时隙的使用状况,然后按照四种传输协议规定的算法选择消息的传输时隙并且按照规定的格式封装消息后传输。接收台站接收到消息后按照既定格式解封,并且标识相应的时隙状态,为以后本台站传输时隙的选择做了准备。
本文经过对AIS中传输协议的研究,使用C++编程语言,实现了AIS设备的传输协议。并且按照上述的运行过程,完成了AIS的主要功能。本论文的主要工作和结果如下:
1、本文使用C语言实现了AIS的RATDMA、SOTDMA和ITDMA协议,以及消息的封装和解封,便于以后向硬件平台上移植。
2、本文使用多线程编程技术和网络通信技术,将客户端作为船载AIS设备,利用计时线程实现了时隙同步,通过服务器使得彼此之间能够相互传送消息。
3、本文实现了AIS的初始化、网络登录、第一帧、连续运行和改变报告率的连续运行。
In recent years, with the development of marine technology and business transportation, the number and speed of vessels continually improved, so that the increase in maritime traffic density put forwards new demands for collision avoidance, traffic control and navigation and port safety .In this situation, radar and VHF radiotelephone cannot meet the marine safety requirements, so AIS comes into being.
By time synchronization, AIS stations obtain slot information .When in the initialization stage AIS stations obtain slot status by monitoring the channel, and then AIS stations select Nominal Transmission Slot in the light of four kinds of information transmission protocols and transfer messages after packaging. When receiving messages receiving stations should decoding data in accordance with corresponding format, and identify slot’s status for the future choice of stations’transmission slot.
Based on the study of AIS transmission protocols, by using VC++, the design realize transmission protocols and AIS main functions according above. The achievement of the design is showed as flows:
1. The design realizes AIS protocols of RATDMA, SOTDMA and ITDMA and information packaging by using C language, easier for transplanting to the hardware platform.
2. The design using client program as shipboard AIS device ,by using multi-threading technology and network communication technology and the timing thread achieving slot synchronization ,achieves messages’transport to each other.
3. The paper achieves AIS continuous operation of stages of initialization, network logon, first frame, continuous operation and change the reporting rate.
AIS的发送台站利用同步获得了时隙信息,通过初始化阶段的监听信道而得到了信道时隙的使用状况,然后按照四种传输协议规定的算法选择消息的传输时隙并且按照规定的格式封装消息后传输。接收台站接收到消息后按照既定格式解封,并且标识相应的时隙状态,为以后本台站传输时隙的选择做了准备。
本文经过对AIS中传输协议的研究,使用C++编程语言,实现了AIS设备的传输协议。并且按照上述的运行过程,完成了AIS的主要功能。本论文的主要工作和结果如下:
1、本文使用C语言实现了AIS的RATDMA、SOTDMA和ITDMA协议,以及消息的封装和解封,便于以后向硬件平台上移植。
2、本文使用多线程编程技术和网络通信技术,将客户端作为船载AIS设备,利用计时线程实现了时隙同步,通过服务器使得彼此之间能够相互传送消息。
3、本文实现了AIS的初始化、网络登录、第一帧、连续运行和改变报告率的连续运行。
In recent years, with the development of marine technology and business transportation, the number and speed of vessels continually improved, so that the increase in maritime traffic density put forwards new demands for collision avoidance, traffic control and navigation and port safety .In this situation, radar and VHF radiotelephone cannot meet the marine safety requirements, so AIS comes into being.
By time synchronization, AIS stations obtain slot information .When in the initialization stage AIS stations obtain slot status by monitoring the channel, and then AIS stations select Nominal Transmission Slot in the light of four kinds of information transmission protocols and transfer messages after packaging. When receiving messages receiving stations should decoding data in accordance with corresponding format, and identify slot’s status for the future choice of stations’transmission slot.
Based on the study of AIS transmission protocols, by using VC++, the design realize transmission protocols and AIS main functions according above. The achievement of the design is showed as flows:
1. The design realizes AIS protocols of RATDMA, SOTDMA and ITDMA and information packaging by using C language, easier for transplanting to the hardware platform.
2. The design using client program as shipboard AIS device ,by using multi-threading technology and network communication technology and the timing thread achieving slot synchronization ,achieves messages’transport to each other.
3. The paper achieves AIS continuous operation of stages of initialization, network logon, first frame, continuous operation and change the reporting rate.
引文
[1]刘人杰,柳晓明,索继东等,船舶交通管理电子信息系统,大连:大连海事学院,2006,6-21
[2]浦皆伟,AIS及其关键技术研究:[硕士学位论文],上海:上海海运学院,2003
[3]张宇,通用船舶自动识别系统(AIS)及其关键技术研究:[硕士学位论文],武汉:武汉理工大学,2004
[4]孙广,孙文强,船载自动识别系统的讨论,大连海事大学学报,1999,25(3):68-70
[5]丁晓华,自动识别系统的结构、原理和用途,航海技术,2000,6(2):30-33
[6]陶源,AIS数据对两船会遇中自动碰壁决策的影响初探,上海海运学院学报,2002,23(3):27-31
[7]Tetreault,B.J.,USe of the Automatic Identification system(AIS)for maritime domain awareness(MDA),MTS/IEEE.OCEANS,2005,1(2):17-23;
[8]Chang,S,J.,Development and analysis of AIS applications as an efficient tool for vessel traffic service,MTS/IEEE OCEANS,2004,1(4):2249-2253
[9]Sang-Ku Hwang,A Study on a Shioborne Automatic Identification System,Journal of the Korean Institute of Navigation,1998,22(2):13-22
[10]孙珽,浅谈AIS模拟仿真必要性,中国水运,2006,4(6):112-114
[11]方照琪,沈方方,信息技术对现代航海系统的影响和发展趋势,浙江交通职业技术学院学报,2005,6(3):17-20
[12]高守军,船舶自动识别系统(AIS)研究与发展,天津航海,2006,30(2),47-50
[13]高祥安,船舶自动识别系统在航海领域的应用前景,世界海运,2004,27(4):7-8
[14]李昌伟,孙凌宇,周楠,简介船舶自动识别系统(AIS),中国水运,2006,4(7):24-25;
[15]邢春光,王直,马晓军,AIS信息处理及其与电子海图系统集成的研究,2008,30(5):92-94
[16]刘桂云,郑道昌,基于AIS和ECDIS的自动避让系统的研究,浙江海洋学院学报,2003,6(3):143-147
[17]贾海辞,孔凡村,船载自动识别系统(AIS)在船舶避碰系统中的应用研究,上海海运学院学报,2002,23(2):18-21
[18]蔡业颖,何立居,施平安等,基于AIS的船舶协商避碰辅助决策系统的技术研究,中国水运,2006,4(9):85-87;
[19]谷溪,李军,船舶自动识别系统(AIS)的研究和应用,南通航运职业技术学院学报,2003,2(1):25-30
[20]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会,GB/T20068-2006,船载自动识别系统(AIS)技术要求,北京;中国标准出版社,2006-06-01
[21]曹雪虹、张余橙,信息论与编码,北京:北京邮电大学出版社,2002,68-89
[22]许华杰,AIS系统设计及实现探讨,2002,3(6):6-21
[23]刘传润,探讨TDMA技术协议在AIS中的应用,2006,4(12):80-81
[24]明健,SOTDMA技术及其在AIS中的应用:[硕士学位论文],武汉:华中师范大学,2002
[25]黄丽卿,胡稳才,邵哲平,AIS输出数据包的解包技术研究,集美大学学报,2005,10(1):37-41
[26]张京娟,郝燕玲, AIS时隙预约算法的实现,哈尔滨工程大学学报,2002,23(5):52-55
[27]Rikard Kjellberg,Capacity and Throughput using Self Organized Time Division Multiple Access VHF Data Link in Surveillance Applications:[Master Thesis], Sweden:The Royal Institute of Technology Stockholm,1998
[28]汪晓平、刘韬,Visual C++6.0开发网络典型应用实例导航,北京:人民邮电出版社,2005,21-30
[29]刘金龙、高兆法、巩玉国,Visual C++类参考详解,北京:清华大学出版社,1999,80-96
[30]司马檀,Visual C++程序模块集锦,北京:科学出版社,2000,92-102
[31]求是科技、王洪涛,深入剖析Visual C++,北京:人民邮电出版社,2003:494-496
[32]三味创作室,Visual C++6.0应用与提高,北京:科学出版社,1999:220-236
[33]宋晓宇、王永会,Visual C++高级编程技术与实例,北京:中国水利水电出版社,2005,129-155
[2]浦皆伟,AIS及其关键技术研究:[硕士学位论文],上海:上海海运学院,2003
[3]张宇,通用船舶自动识别系统(AIS)及其关键技术研究:[硕士学位论文],武汉:武汉理工大学,2004
[4]孙广,孙文强,船载自动识别系统的讨论,大连海事大学学报,1999,25(3):68-70
[5]丁晓华,自动识别系统的结构、原理和用途,航海技术,2000,6(2):30-33
[6]陶源,AIS数据对两船会遇中自动碰壁决策的影响初探,上海海运学院学报,2002,23(3):27-31
[7]Tetreault,B.J.,USe of the Automatic Identification system(AIS)for maritime domain awareness(MDA),MTS/IEEE.OCEANS,2005,1(2):17-23;
[8]Chang,S,J.,Development and analysis of AIS applications as an efficient tool for vessel traffic service,MTS/IEEE OCEANS,2004,1(4):2249-2253
[9]Sang-Ku Hwang,A Study on a Shioborne Automatic Identification System,Journal of the Korean Institute of Navigation,1998,22(2):13-22
[10]孙珽,浅谈AIS模拟仿真必要性,中国水运,2006,4(6):112-114
[11]方照琪,沈方方,信息技术对现代航海系统的影响和发展趋势,浙江交通职业技术学院学报,2005,6(3):17-20
[12]高守军,船舶自动识别系统(AIS)研究与发展,天津航海,2006,30(2),47-50
[13]高祥安,船舶自动识别系统在航海领域的应用前景,世界海运,2004,27(4):7-8
[14]李昌伟,孙凌宇,周楠,简介船舶自动识别系统(AIS),中国水运,2006,4(7):24-25;
[15]邢春光,王直,马晓军,AIS信息处理及其与电子海图系统集成的研究,2008,30(5):92-94
[16]刘桂云,郑道昌,基于AIS和ECDIS的自动避让系统的研究,浙江海洋学院学报,2003,6(3):143-147
[17]贾海辞,孔凡村,船载自动识别系统(AIS)在船舶避碰系统中的应用研究,上海海运学院学报,2002,23(2):18-21
[18]蔡业颖,何立居,施平安等,基于AIS的船舶协商避碰辅助决策系统的技术研究,中国水运,2006,4(9):85-87;
[19]谷溪,李军,船舶自动识别系统(AIS)的研究和应用,南通航运职业技术学院学报,2003,2(1):25-30
[20]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会,GB/T20068-2006,船载自动识别系统(AIS)技术要求,北京;中国标准出版社,2006-06-01
[21]曹雪虹、张余橙,信息论与编码,北京:北京邮电大学出版社,2002,68-89
[22]许华杰,AIS系统设计及实现探讨,2002,3(6):6-21
[23]刘传润,探讨TDMA技术协议在AIS中的应用,2006,4(12):80-81
[24]明健,SOTDMA技术及其在AIS中的应用:[硕士学位论文],武汉:华中师范大学,2002
[25]黄丽卿,胡稳才,邵哲平,AIS输出数据包的解包技术研究,集美大学学报,2005,10(1):37-41
[26]张京娟,郝燕玲, AIS时隙预约算法的实现,哈尔滨工程大学学报,2002,23(5):52-55
[27]Rikard Kjellberg,Capacity and Throughput using Self Organized Time Division Multiple Access VHF Data Link in Surveillance Applications:[Master Thesis], Sweden:The Royal Institute of Technology Stockholm,1998
[28]汪晓平、刘韬,Visual C++6.0开发网络典型应用实例导航,北京:人民邮电出版社,2005,21-30
[29]刘金龙、高兆法、巩玉国,Visual C++类参考详解,北京:清华大学出版社,1999,80-96
[30]司马檀,Visual C++程序模块集锦,北京:科学出版社,2000,92-102
[31]求是科技、王洪涛,深入剖析Visual C++,北京:人民邮电出版社,2003:494-496
[32]三味创作室,Visual C++6.0应用与提高,北京:科学出版社,1999:220-236
[33]宋晓宇、王永会,Visual C++高级编程技术与实例,北京:中国水利水电出版社,2005,129-155