船舶交通管理系统（VTS）中自动识别网络系统优化
发布时间：2021-03-02 21:09
船舶交通管理系统VTS可以为船舶用户提供海上航行环境的实时信息和船舶航行数据信息,确保船舶的航行效率与安全性。在船舶交通管理系统VTS中集成了大量的导航与通信组件,其中,自动识别网络系统是一种应用非常广泛的组件,其特点是能够显著提高船舶海上交通的效率,确保船舶与海岸基站之间的数据传输效率。本文首先介绍了自动识别网络系统的基本构成和原理,在此基础上优化了船舶交通管理系统VTS,并针对VTS系统中的数据传输进行了详细的研究。
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(18)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
船舶交通管理系统VTS的组织架构Fig.1OrganizationalstructureofVTSinshiptrafficmanagementdepartment
统和信息终端等组成，组织架构如图1所示。图1船舶交通管理系统VTS的组织架构Fig.1OrganizationalstructureofVTSinshiptrafficmanagementdepartment2基于自动识别网络系统的船舶交通管理系统设计2.1船舶自动识别系统（AIS）的硬件组成与工作原理为了提高船舶交通管理系统的工作效率，使航线内船舶实现高效的“船-船”通信和“船-岸”通信，本文结合船舶自动识别系统AIS建立交通管理系统的自动识别网络系统。自动识别网络系统的基本组成模块如图2所示。图2自动识别网络系统的组成图Fig.2Compositiondiagramofautomaticidentificationnetworksystem如图所示，自动识别网络系统主要由AIS接口电路、信号处理器、收发器和显示设备组成，各个模块的功能如下：1）AIS接口电路AIS接口电路的功能是接收来自自动识别网络系统中传感器设备的信息，包括GPS的船舶定位信息、GNSS、电罗经的船舶航向方向信息、雷达信息等，接口电路能够适配不同传感器的数据类型，采用通信接口为RS232和RS485标准。2）信号处理器信号处理器是自动识别网络系统的核心，不仅具有数据的处理功能，也同时具有船识别码、船型、物流信息、航线信息的存储能力。信号处理器可将船舶的静态数据与航线信息进行编码，发送至VHF收发器，也可以对收发器接收的其他船舶数据进行解码，从而实现船舶的自动识别。3）显示设备显示设备是自动识别网络的人机交互终端，能够显示各种船舶数据和海域交通状态信息。随着计算机技术的发展，自动识别网络系统的集成化程度更高，用户在数据查询和采集时操作也更加方便。4）VHF收发器VHF收发器是指自动识别网络的?
（SOTDMA）技术进行数据的连续传输，这种数据传输具有较高的安全性。自动识别网络系统的SOTDMA数据传输基本单元为AIS数据帧，是最基本的时帧单元，由若干个时隙组成，每个时隙报文又包括报头、报文和标记3个元素，如图3所示。图3自动识别网络系统AIS数据帧结构Fig.3AutomaticidentificationofAISdataframestructureinnet-worksystem自动识别网络系统的SOTDMA数据传输特性如下：1）对准序列Lp对准序列是指数据传输的位同步码，将数据接收器和发射器的时钟对准。SOTDMA技术采用的对准序列为0/1交替的数字编码，以1为开始编码，0为技术编码。对于交通管理系统的自动识别网络来说，如果数据传输的速率为9000b/s，对准序列的数位为24位时，对准序列的信息长度为：Lp=2490001000=2.7ms；(1)2）传输效率η由于交通管理系统自动识别网络中传递的数据以动态数据为主，为了保证数据传输的可靠性，动态信息为168bits，用户ID为36bits，自动识别网络的每个数据包包含256bits数据，因此网络的传输效率如下式：η=168256×100%=65.7%；(2)3）数据传输的时延由于自动识别网络系统中，AIS数据帧的缓冲区长度为24bits，数据传输的速率为9000b/s，产生的距Ta离时延为12bits，可得自动识别网络系统的保护时间为：Ta=129000=1.23ms。(3)最大数据传输时延Tmax≈Ta。4）数据吞吐率NpNkToNpNk当自动识别网络系统进行某数据帧的传输时，整个系统的动态模型就是个动态时隙抢占个空闲时隙的过程，通过采集自动识别?
【参考文献】：
期刊论文
[1]自动识别系统在海上交通安全中的应用[J]. 代广树. 天津航海. 2018(02)
[2]在线分析处理技术在船舶自动识别系统中的应用研究[J]. 刘传润,唐存宝. 青岛远洋船员职业学院学报. 2016(02)
[3]船载自动识别系统AIS的操作和管理[J]. 梁高金,汤滚荣. 航海技术. 2013(06)
本文编号：3059955
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(18)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
船舶交通管理系统VTS的组织架构Fig.1OrganizationalstructureofVTSinshiptrafficmanagementdepartment
统和信息终端等组成，组织架构如图1所示。图1船舶交通管理系统VTS的组织架构Fig.1OrganizationalstructureofVTSinshiptrafficmanagementdepartment2基于自动识别网络系统的船舶交通管理系统设计2.1船舶自动识别系统（AIS）的硬件组成与工作原理为了提高船舶交通管理系统的工作效率，使航线内船舶实现高效的“船-船”通信和“船-岸”通信，本文结合船舶自动识别系统AIS建立交通管理系统的自动识别网络系统。自动识别网络系统的基本组成模块如图2所示。图2自动识别网络系统的组成图Fig.2Compositiondiagramofautomaticidentificationnetworksystem如图所示，自动识别网络系统主要由AIS接口电路、信号处理器、收发器和显示设备组成，各个模块的功能如下：1）AIS接口电路AIS接口电路的功能是接收来自自动识别网络系统中传感器设备的信息，包括GPS的船舶定位信息、GNSS、电罗经的船舶航向方向信息、雷达信息等，接口电路能够适配不同传感器的数据类型，采用通信接口为RS232和RS485标准。2）信号处理器信号处理器是自动识别网络系统的核心，不仅具有数据的处理功能，也同时具有船识别码、船型、物流信息、航线信息的存储能力。信号处理器可将船舶的静态数据与航线信息进行编码，发送至VHF收发器，也可以对收发器接收的其他船舶数据进行解码，从而实现船舶的自动识别。3）显示设备显示设备是自动识别网络的人机交互终端，能够显示各种船舶数据和海域交通状态信息。随着计算机技术的发展，自动识别网络系统的集成化程度更高，用户在数据查询和采集时操作也更加方便。4）VHF收发器VHF收发器是指自动识别网络的?
（SOTDMA）技术进行数据的连续传输，这种数据传输具有较高的安全性。自动识别网络系统的SOTDMA数据传输基本单元为AIS数据帧，是最基本的时帧单元，由若干个时隙组成，每个时隙报文又包括报头、报文和标记3个元素，如图3所示。图3自动识别网络系统AIS数据帧结构Fig.3AutomaticidentificationofAISdataframestructureinnet-worksystem自动识别网络系统的SOTDMA数据传输特性如下：1）对准序列Lp对准序列是指数据传输的位同步码，将数据接收器和发射器的时钟对准。SOTDMA技术采用的对准序列为0/1交替的数字编码，以1为开始编码，0为技术编码。对于交通管理系统的自动识别网络来说，如果数据传输的速率为9000b/s，对准序列的数位为24位时，对准序列的信息长度为：Lp=2490001000=2.7ms；(1)2）传输效率η由于交通管理系统自动识别网络中传递的数据以动态数据为主，为了保证数据传输的可靠性，动态信息为168bits，用户ID为36bits，自动识别网络的每个数据包包含256bits数据，因此网络的传输效率如下式：η=168256×100%=65.7%；(2)3）数据传输的时延由于自动识别网络系统中，AIS数据帧的缓冲区长度为24bits，数据传输的速率为9000b/s，产生的距Ta离时延为12bits，可得自动识别网络系统的保护时间为：Ta=129000=1.23ms。(3)最大数据传输时延Tmax≈Ta。4）数据吞吐率NpNkToNpNk当自动识别网络系统进行某数据帧的传输时，整个系统的动态模型就是个动态时隙抢占个空闲时隙的过程，通过采集自动识别?
【参考文献】：
期刊论文
[1]自动识别系统在海上交通安全中的应用[J]. 代广树. 天津航海. 2018(02)
[2]在线分析处理技术在船舶自动识别系统中的应用研究[J]. 刘传润,唐存宝. 青岛远洋船员职业学院学报. 2016(02)
[3]船载自动识别系统AIS的操作和管理[J]. 梁高金,汤滚荣. 航海技术. 2013(06)
本文编号：3059955
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