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软件工程毕业设计-水上智能平台监控系统.doc
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河 北 农 业 大 学
本 科 毕 业 论 文 (设 计 )
题 目: 水上智能平台监控系统
摘 要
船舶自动识别系统(AIS)是一种综合了卫星定位、陀螺罗经、计程仪等导航设备
的信息,通过VHF数据链向外播发与接收相应信息,并在雷达或电子海图等显示设备上
显示周边船舶位置及航行动态信息的新型导航通信系统。通过AIS获取到所需船舶的动
态及静态信息,就可以对船舶进行全方位、实时的监控。
船舶实时监控系统是利用自动识别系统(AIS)、电子海图系统、数据库技术对所有
装有AIS设备的船舶进行监控。监控中心通过串口接收AIS接收机传来的AIS数据电文,
解析后一边送到AIS船舶数据库存储,一边直接送到电子海图平台上进行实时显示,用
户在电子海图平台上通过读取AIS船舶数据库来获得所需船舶信息。
本文系统分析了当前 AIS 发展状况,介绍了 AIS 的组成、网络体系结构、与 AIS 信
息处理相关的接口协议,提出系统的总体设计方案并对系统的功能进行划分,以 VS2005
为开发工具,对 AIS 信息电文进行解析处理,并把解析后的数据存储到 SQL Server 数据
库中,并在电子海图显示平台上将数据多样化展示。
关键字:水上智能交通;电子海图显示系统;水运安全
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2
Abstract
In recent years, the software industry has been greatly developed, from a service and
only a few industries, to the full, three-dimensional services to all industries. But today,
whether domestic or foreign, intelligent monitoring the ship's water, are just beginning
shortly. Currently in the maritime, waterways, power, petroleum, ports, fisheries, border
control, salvage and other water-related industries will need to waters voyages dynamic
real-time monitoring. For example: in the maritime industry applications that require effective
monitoring of key national waters and on-site water transport ship dynamic scene situation,
protect water traffic safety; applications in the power industry needs to monitor submarine
cable protection zone status of the ship's movement, avoiding past the ship's anchor , dragging
anchors and fishing and other activities leading submarine cable damage; applications in the
petroleum industry, offshore oil platforms need to monitor the area near the ship motion state,
to avoid collision cause structural damage to platforms.
Key words: Water Intelligent Transportation,Electronic Chart Display System,Water
safety
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88017389/bg3.jpg)
目 录
1 绪论 ............................................................................................................................................................1
1.1 选题的背景和意义 .........................................................................................................................1
1.2 研究现状 .........................................................................................................................................2
2 船载 AIS 的结构与功能..............................................................................................................................3
2.1 AIS 的构成 ........................................................................................................................................3
2.1.1 数据的采集部分 ..................................................................................................................3
2.1.2 信号处理与系统控制器 ......................................................................................................3
2.1.3 信息显示器..........................................................................................................................4
2.1.4 VHF 收发机部分....................................................................................................................4
2.2 AIS 的功能特点 ................................................................................................................................4
2.3 AIS 的网络体系结构 ........................................................................................................................4
2.3.1 物理层..................................................................................................................................6
2.3.2 数据链路层..........................................................................................................................6
2.3.3 网络层..................................................................................................................................6
2.3.4 传输层..................................................................................................................................7
3 船载 AIS 原理 .............................................................................................................................................9
3.1 船载 AIS 的工作原理 ......................................................................................................................9
3.1.1 TDMA 数据链同步 ................................................................................................................9
3.1.2 AIS 时隙接入协议 ...............................................................................................................10
3.2 自组织通信原理 ...........................................................................................................................10
3.3 AIS 接口协议 ..................................................................................................................................12
3.3.1 IEC 61162 协议 ....................................................................................................................12
3.3.2 电气规范............................................................................................................................13
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88017389/bg4.jpg)
4
3.3.3 语句格式及符号 ................................................................................................................13
3.3.4 ITU-R M.1371-1 协议...........................................................................................................14
4 系统总体设计...........................................................................................................................................15
4.1 系统功能 .......................................................................................................................................15
4.2 系统框架 .......................................................................................................................................16
4.3 系统数据 .......................................................................................................................................17
4.3.1 数据流程............................................................................................................................17
4.3.2 数据存储............................................................................................................................18
5 电子海图显示...........................................................................................................................................19
5.1 电子海图概述 ...............................................................................................................................19
5.2 海图信息显示 ...............................................................................................................................20
5.3 图像缩放 .......................................................................................................................................20
6 系统实现及软件操作...............................................................................................................................22
6.1 海图操作 .......................................................................................................................................22
6.1.1 统符号说明........................................................................................................................22
6.1.2 船舶简要操作说明 ............................................................................................................23
6.2 功能按钮 .......................................................................................................................................24
6.2.1 绘图工具............................................................................................................................25
6.2.2 海图漫游............................................................................................................................25
6.2.3 图层显示............................................................................................................................27
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1 绪论
1.1 选题的背景和意义
水上智能平台监控系统是高度智能化的水上综合信息管理平台,是水上执法力量地
理信息系统的延伸,更是一次飞跃。系统采用框架式的结构,完全打破了原有的架构,
只保留了其功能。系统自建了通航要素管理数据库,提供详细的管理单位、船舶、码头、
锚地等信息, AIS 识别系统。系统通过不同信息分层控制显示的方式,实现多种信息综
合显示;利用多种报警机制,实现对船舶的动态监管;借助分布式技术,实现强大的统
计功能。
AIS 实际上是一移动通信系统,它在海上 VHF 频段采用 SOTDMA 方式播发船舶的静态
数据和动态数据,同时接收其它船舶发出的信息并显示。这将有助于船舶的识别和信息
交换,从而提高船舶航行安全和效率。
AIS 的目的是让所有船舶都安装有自动应答和识别装置,装有这种装置的船舶就可
以互相“看得见”。船舶之间“看得见”,意味着不须人为介入便能够连续交换重要的
航行数据,包括当前航行状态和其它动态信息。这对航海的安全、海上交通的控制和海
事环境的监视是非常有益的。AIS 系统的出现对传统的船舶监控带来新的理念,使海上
船舶管理发生很大变化,各方通过 AIS 将获取到所需船舶的动态及静态信息,可以对船
舶进行远程、实时的监控。
AIS 是依靠岸基的 VHF 岸台和移动的船舶安装无线应答器系统来工作的。基于一个
可由控制站操作员调整的时间表,基站对所有的船在 70 信道上发出一个电信号。这个
信号可以是广域的,也可以是局域的。只有安装了 AIS 系统的船对呼叫产生应答(不是
已经登录到系统的船)。基站在船的移动中自动获得信息。AIS 电脑将决定在工作信道上
进入船舶的系统或者是在 70 信道上监视船舶。
AIS 基站将一组数字和信道按顺序分配给船台。船台就会切换到 AIS 信道。在适当
的时间,基站会将其他所有的船在系统中的数据通知给船台。船和岸、船和船、岸和船
的信息传递已经实现了。操作员以特定的目的输入一个空的表格文本信息。AIS 电脑从
自己的操作员或者船台得到发送指令后会将信息打包成合适的尺寸和次数并发送出去。
经过授权的用户可以通镜像位置看到控制台操作员所看到的所有一切,并能放大或者缩
小控制地带中的任何区域。选择的船舶的所有可能的信息都会在屏幕上显示出来。电脑
屏幕可以将所有航船的电子海图信息和图标再发送出去。操作者自己的信息,跟所有被
选择的船一样,包括航程、航线的数据,在任何时间都可以提供。
1998 年 10 月 IMO NAV(航行安全技术分委会)第 45 次会议,对将于 2002 年 7 月 1
日生效的 SOLAS 公约第 v 章第 20 条(船载航行系统和设备的配各要求和运行标准)中,
扩大了设备系统配备要求范围,其中较为重要的自动化航行设备有“通用船载自动识别
系统(AIS)”和“航行数据记录仪(VDR)”,提交 2000 年 5 月 IMO MSC 大会通过。
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