AIS系统SOTDM协议性能研究与仿真

发布时间：2017-09-11 06:34

  本文关键词：AIS系统SOTDM协议性能研究与仿真

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【摘要】：船载自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)具有定位精度高、受天气及地理环境影响小、可提供丰富的静动态信息等优点,对保障航海安全、保护海洋环境以及提高海上交通效率等具有重要意义。自组织时分多址接入(Self-organized Time Division Multiple Access, SOTDMA)协议是影响AIS系统通信性能的关键技术。论文对SOTDMA协议的时隙预约冲突率性能进行了理论分析和仿真研究,在此基础上提出一种改进的时隙预约算法,可以提高AIS系统的信道利用率。本文首先分析了AIS的发展现状,介绍了AIS系统的组成和基本功能；随后详细讨论了AIS系统的网络体系结构和数据链路层技术；最后,对AIS系统的SOTDMA协议进行了深入分析和研究：(1)结合AIS运行的实际情况,对已有SOTDMA协议时隙预约冲突率性能理论分析模型进行完善,利用该模型重新分析了时隙预约冲突率性能；(2)利用OPNET仿真软件搭建AIS系统仿真场景,实现了船台发射时隙的自主预约功能和同一海域多艘船舶间的自组织通信功能。利用该仿真平台研究了SOTDMA协议的时隙预约冲突率性能,分析了AIS网络中时隙预约冲突率、报文报告率与用户数量三者之间的关系；同时还将仿真结果与理论分析结果进行对比,验证了理论研究与仿真分析的正确性；(3)针对船舶密集区域或船台报文报告率较高时,SOTDMA协议时隙预约冲突率较大的问题,提出一种改进的时隙预约机制,可以降低时隙预约冲突率。另外,还依据AIS应用中不同运动状态船舶所占比例,搭建与实际应用更契合的仿真场景,通过该场景进一步验证了改进算法的有效性。
【关键词】：船载自动识别系统 自组织时分多址接入 时隙预约冲突率 网络仿真
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U675.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 AIS的产生背景和意义10-11
• 1.2 AIS的发展现状11-14
• 1.2.1 国外AIS的发展现状11-13
• 1.2.2 国内AIS的发展现状13-14
• 1.3 论文的研究背景和意义14
• 1.4 论文主要工作与内容安排14-16
• 第2章 AIS系统数据链路层技术研究16-26
• 2.1 AIS系统简介16-18
• 2.1.1 AIS系统组成16-17
• 2.1.2 AIS系统的基本功能17
• 2.1.3 AIS系统的工作模式17-18
• 2.2 AIS网络体系结构18-20
• 2.3 AIS系统数据链路层技术20-25
• 2.3.1 媒体访问控制子层(MAC)20-21
• 2.3.2 数据链路服务子层(DLS)21-24
• 2.3.3 链路管理实体子层(LME)24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 SOTDMA协议时隙预约冲突率性能分析26-38
• 3.1 SOTDMA协议研究26-30
• 3.2 时隙预约冲突分析30-32
• 3.3 时隙预约冲突率性能分析32-37
• 3.3.1 已有理论分析模型的不足32
• 3.3.2 改进的理论分析模型32-36
• 3.3.3 理论分析结果36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 SOTDMA协议时隙预约冲突率性能仿真38-58
• 4.1 OPNET介绍38-40
• 4.2 AIS数据链路层协议仿真建模40-53
• 4.2.1 AIS网络仿真模型搭建40-44
• 4.2.2 mac模块的工作流程44-53
• 4.3 仿真及结果分析53-55
• 4.3.1 仿真参数设置53-54
• 4.3.2 仿真性能指标54-55
• 4.3.3 仿真结果分析55
• 4.4 理论分析与仿真结果对比55-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 一种改进的时隙预约算法58-66
• 5.1 改进的时隙预约算法58-61
• 5.2 改进算法的仿真分析61
• 5.3 AIS实际场景的仿真分析61-64
• 5.3.1 船舶运动状态统计模型62-63
• 5.3.2 仿真参数设置63
• 5.5.3 仿真结果分析63-64
• 5.4 本章小结64-66
• 结论66-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-74
• 作者简介74

【二级参考文献】

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1 陈为刚;杨晋生;马建国;李思;;海洋通信的最新进展综述(英文)[J];中国通信;2012年02期

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本文编号：829165