基于AIS的电子海图导航系统设计与实现

发布时间：2017-04-17 07:08

  本文关键词：基于AIS的电子海图导航系统设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着通信技术和计算机技术的快速发展,电子海图技术在上个世纪八九十年代开始兴起了。电子海图系统(Electronic Chart System)是一个基于计算机的电子海图的显示系统,同时也是为航海人员提供导航信息和辅助功能的导航系统。AIS船舶自动识别系统是一种基于甚高频通信的船载导航设备,它实现整个海域内的船舶之间连续可靠的通信,增强船舶避碰的能力。设计一款基于AIS船舶自动识别系统的电子海图导航系统,实现AIS技术和电子海图技术的结合,对于提升航海领域的安全性有着重要的意义。 本文重点研究了AIS技术的基本概念和分层模型,分析了AIS消息报文类型,设计了基于IEC61162标准AIS报文的信息解码流程；同时还重点研究了S-57国际标准电子海图的数据模型和数据结构,设计了完整的S-57电子海图数据的解析以及格式转换算法流程；最后本文还对自组织时分多址技术(SOTDMA)通信协议进行分析和说明。基于对电子海图技术和船舶自动识别系统(AIS)技术的研究,本文设计并实现了一款以S-57电子海图为基础,基于AIS技术的电子海图导航系统。本系统由电子海图导航部分和AIS部分两部分组成。电子海图部分的硬件部分是一款嵌入式工控机,主要实现了海图显示,海图作业,海图信息查询,相关航线算法设计等功能模块。系统不仅能够动态的显示航行路线和危险区域,自动监测船舶航行,而且还能实时的在电子海图显示船舶位置和船舶航行轨迹。AIS自动识别系统部分实现了AIS报文的接收解析以及组装发射。本系统实现了内部的IEC61162数据交互,完成了AIS报文信息在电子海图上的显示功能,实现了AIS技术和电子海图技术的集成。 本系统从总体上实现了基本的导航功能,将AIS技术和电子海图技术紧密结合起来,不但能够实现一般电子海图系统的海图信息可视化功能,而且还能够通过AIS技术获取其他船舶的地理位置信息,把船舶的信息图形化显示在电子海图上,有效的实现船舶导航,最大化电子海图导航系统的导航功能,极大的提高了航海人员的工作效率和航海的安全性。
【关键词】：AIS 电子海图 船舶导航 航线路线 海图作业
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U675.81
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题研究的背景、目的及意义9-10
• 1.2 相关领域国内外研究现状10-12
• 1.2.1 电子海图系统的研究现状10-11
• 1.2.2 AIS研究现状11-12
• 1.3 本文主要研究内容及结构12-14
• 第2章 电子海图和AIS概述14-19
• 2.1 电子海图概述14-16
• 2.1.1 电子海图的基本概念14
• 2.1.2 电子海图显示及其信息系统(ECDIS)概述14-16
• 2.2 AIS概述16-18
• 2.2.1 AIS的基本概念16-17
• 2.2.2 AIS的分层模型17-18
• 2.3 本章小结18-19
• 第3章 系统关键技术分析19-28
• 3.1 国际标准海图数据的解析19-22
• 3.1.1 S-57格式电子海图的数据结构19-21
• 3.1.2 ISO 8211封装标准21-22
• 3.2 SOTDMA通信协议分析与实现22-27
• 3.2.1 时分多址TDMA的技术原理22-25
• 3.2.2 SOTDMA通信协议的实现25-27
• 3.3 本章小节27-28
• 第4章 基于AIS的电子海图导航系统的设计28-44
• 4.1 系统的硬件框架设计28-29
• 4.2 系统的软件框架设计29-30
• 4.3 AIS模块的设计30-31
• 4.4 电子海图与AIS的数据交互31-33
• 4.4.1 交互的基本流程31-32
• 4.4.2 交互的实现结果32-33
• 4.5 AIS报文的解析33-36
• 4.5.1 AIS报文采集33-34
• 4.5.2 AIS报文解析34-36
• 4.6 S-57格式电子海图数据格式的转换36-41
• 4.6.1 MapInfo文件格式分析37
• 4.6.2 ISO8211 LIB库37-38
• 4.6.3 S-57电子海图的解析38-40
• 4.6.4 数据格式转换的设计与实现40-41
• 4.7 航线算法模块设计41-43
• 4.7.1 恒向线算法41-42
• 4.7.2 大圆航线算法42-43
• 4.8 本章小结43-44
• 第5章 系统导航模块的实现44-54
• 5.1 海图显示模块的实现44-48
• 5.1.1 海图显示的基本流程44-46
• 5.1.2 海图显示的实现结果46-48
• 5.2 海图作业模块的实现48-50
• 5.3 海图信息查询模块50-51
• 5.4 AIS信息在电子海图上的显示51-53
• 5.4.1 AIS船舶的显示51-52
• 5.4.2 AIS本船轨迹的显示52-53
• 5.5 本章小结53-54
• 第6章 总结与展望54-56
• 6.1 本文工作总结54
• 6.2 后续工作展望54-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-60
• 附录A60-61

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 李孟学;丁翠环;;电子海图显示与信息系统在军用舰船上的应用[J];中国水运(下半月);2013年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 梁安平;基于android的船舶导航系统研究与实现[D];大连海事大学;2013年

  本文关键词：基于AIS的电子海图导航系统设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：312679