專利名稱：一種船舶識(shí)別、定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及船舶識(shí)別、定位技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種船舶識(shí)別、定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS)由岸基(基站)設(shè)施和船載設(shè)備共同組成，是一種新型的集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子信息顯示技術(shù)為一體的數(shù)字助航系統(tǒng)和設(shè)備。船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS)由艦船飛機(jī)之?dāng)澄易R(shí)別器發(fā)展而成，配合全球定位系統(tǒng) (GPS)將船位、船速、改變航向率及航向等船舶動(dòng)態(tài)結(jié)合船名、呼號(hào)、吃水及危險(xiǎn)貨物等船舶靜態(tài)資料由甚高頻(VHF)頻道向附近水域船舶及岸臺(tái)廣播，使鄰近(有效距離約為74千米)船舶及岸臺(tái)能及時(shí)掌握附近海面所有船舶之動(dòng)靜態(tài)資訊，得以立刻互相通話協(xié)調(diào)，采取必要避讓行動(dòng)，對(duì)船舶安全有很大幫助。但是，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)船只定位，需借助衛(wèi)星才能實(shí)現(xiàn)將信息發(fā)送到全球任意監(jiān)控地點(diǎn)，這就需要強(qiáng)制所有船只為發(fā)送GPS定位信息安裝GPS 通訊設(shè)備，導(dǎo)致成本高昂
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可同時(shí)接收多個(gè)近距離AIS消息，可應(yīng)對(duì)全流域大量AIS消息處理且成本較低的船舶識(shí)別、定位系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種船舶識(shí)別、定位系統(tǒng)，包括多個(gè)AIS接收機(jī)，所述的AIS接收機(jī)接收船舶發(fā)出的AIS信號(hào)，還包括AIS信息匯總服務(wù)器， 所述的多個(gè)AIS接收機(jī)分別通過互聯(lián)網(wǎng)與AIS信息匯總服務(wù)器進(jìn)行通訊，所述的AIS信息匯總服務(wù)器接收AIS接收機(jī)傳輸?shù)男盘?hào)，并將信號(hào)處理后存入數(shù)據(jù)庫。所述的AIS信息匯總服務(wù)器將接收的信號(hào)處理后傳輸?shù)诫娮雍D信息顯示系統(tǒng)。所述的AIS信息匯總服務(wù)器包括相互通訊的全局AIS信息匯總服務(wù)器和地區(qū)AIS 信息匯總服務(wù)器。所述的AIS接收機(jī)包括解調(diào)模塊、接收模塊、AIS類型選擇模塊、串口服務(wù)器芯片和以太網(wǎng)接口，所述的解調(diào)模塊、接收模塊、AIS類型選擇模塊、串口服務(wù)器芯片和以太網(wǎng)接口為順序連接。所述的接收模塊的接收芯片型號(hào)為CMX910。本實(shí)用新型采用上述結(jié)構(gòu)，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、以互聯(lián)網(wǎng)代替以往的GPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通訊，不必安裝GPS設(shè)備，大大降低了成本，互聯(lián)網(wǎng)的普及也大大提高了使用的方便；2、能夠同時(shí)接收多個(gè)近距離AIS消息的方法，實(shí)現(xiàn)了全流域覆蓋，沒有盲區(qū)?？蓱?yīng)對(duì)全流域大量 AIS消息的處理，以及歷史數(shù)據(jù)的采樣追蹤；3、采用二級(jí)匯總技術(shù)，對(duì)大量AIS數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、壓縮，提高了對(duì)AIS信息的處理能力。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明；

圖1為本實(shí)用新型的邏輯結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型中AIS接收機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖；在圖1 圖2中，1、AIS接收機(jī)；2、電子海圖信息顯示系統(tǒng)；3、全局AIS信息匯總服務(wù)器；4、地區(qū)AIS信息匯總服務(wù)器；5、解調(diào)模塊；6、接收模塊；7、AIS類型選擇模塊；8、串口服務(wù)器芯片；9、以太網(wǎng)接口。
具體實(shí)施方式
如圖1 圖2所示一種船舶識(shí)別、定位系統(tǒng)，包括多個(gè)AIS接收機(jī)1，為了對(duì)內(nèi)河全流域以及漫長海岸線的船只進(jìn)行定位，需要在內(nèi)河沿岸和海岸間隔60千米左右(根據(jù)地形和電磁環(huán)境因素)布置多個(gè)AIS接收機(jī)1。AIS接收機(jī)1接收船舶發(fā)出的AIS信號(hào)，該系統(tǒng)還包括AIS信息匯總服務(wù)器，多個(gè)AIS接收機(jī)1分別通過互聯(lián)網(wǎng)與AIS信息匯總服務(wù)器進(jìn)行通訊，AIS信息匯總服務(wù)器接收AIS接收機(jī)1傳輸?shù)男盘?hào)，并將信號(hào)處理后存入數(shù)據(jù)庫。AIS信息匯總服務(wù)器將接收的信號(hào)處理后傳輸?shù)诫娮雍D信息顯示系統(tǒng)2。AIS信息匯總服務(wù)器包括相互通訊的全局AIS信息匯總服務(wù)器3和地區(qū)AIS信息匯總服務(wù)器4。 AIS接收機(jī)1包括解調(diào)模塊5、接收模塊6、AIS類型選擇模塊7、串口服務(wù)器芯片8和以太網(wǎng)接口 9，解調(diào)模塊5、接收模塊6、AIS類型選擇模塊7、串口服務(wù)器芯片8和以太網(wǎng)接口 9 為順序連接。接收模塊6的接收芯片型號(hào)為CMX910。AIS消息數(shù)據(jù)庫、電子海圖信息顯示系統(tǒng)2以及Web服務(wù)器組成信息發(fā)布系統(tǒng)。用戶無需安裝額外軟件，只需在任意一臺(tái)電腦上，使用瀏覽器，輸入網(wǎng)址即可連接到信息發(fā)布系統(tǒng)。信息發(fā)布系統(tǒng)接收用戶Web服務(wù)請求，查詢AIS消息數(shù)據(jù)庫和電子海圖信息顯示系統(tǒng)2的數(shù)據(jù)庫，提供船只查找，區(qū)域船只監(jiān)控，船只歷史位置跟蹤，船只吃水分析，船只載貨情況分析等服務(wù)。按規(guī)定船只在航行中每2到10秒發(fā)送一次AIS消息，在停泊中，每3分鐘發(fā)送一次AIS消息。所以，整個(gè)系統(tǒng)處理的信息量是非常大的，如果有5萬艘船舶安裝AIS設(shè)備， 則系統(tǒng)將會(huì)每秒監(jiān)聽到10000條AIS消息，一天將會(huì)接收8億條AIS消息。沒有任何現(xiàn)有獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫可以單獨(dú)存儲(chǔ)或處理如此大量的數(shù)據(jù)。由于同一艘船發(fā)送的AIS消息有可能被一個(gè)或者多個(gè)AIS接收機(jī)接收，并發(fā)送到AIS消息匯總服務(wù)器。則有可能在AIS消息匯總服務(wù)器出現(xiàn)重復(fù)的信息。本系統(tǒng)能夠很好地過濾掉重復(fù)的信息。AIS接收機(jī)用于監(jiān)聽船舶的AIS消息廣播。接收機(jī)可放置于任何有電源供應(yīng)的地點(diǎn)以及船上。如果安置環(huán)境有可以直接通過有線(ADSL、專線或者局域網(wǎng))接入因特網(wǎng)，則將AIS接收機(jī)與因特網(wǎng)有線連接。否則，AIS接收機(jī)可以通過移動(dòng)3G通信網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)連接。每一臺(tái)AIS接收機(jī)均配置了串口服務(wù)器模塊，可設(shè)置AIS消息目的消息匯總服務(wù)器的 IP地址。當(dāng)AIS接收機(jī)接收到AIS消息后，將消息直接通過因特網(wǎng)發(fā)送給AIS消息匯總服務(wù)器。AIS接收機(jī)擁有利用FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列，型號(hào)為IGLOO Ml IGLOO/e)設(shè)計(jì)的消息過濾模塊。眾所周知，AIS消息中共有26中消息類型。其中，類型4，6，7，10，11，12，13， 14，15，16，17，20，21，22，23，25，26不包含位置和船只狀態(tài)信息。消息過濾模塊讀取每條消息的消息類型字段，即0-5比特，如果消息為以上類型，則自動(dòng)丟棄。[0020]一種船舶識(shí)別、定位系統(tǒng)的識(shí)別定位方法，該方法包括以下步驟a)多個(gè)AIS接收機(jī)分別接收從各個(gè)船舶發(fā)出的各項(xiàng)船舶信息，通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)降貐^(qū)AIS信息匯總服務(wù)器，地區(qū)AIS信息匯總服務(wù)器對(duì)信息進(jìn)行解碼、選擇，過濾掉接收到的重復(fù)信息后，將過濾后的信息傳輸?shù)饺諥IS信息匯總服務(wù)器；b)全局AIS信息匯總服務(wù)器對(duì)從地區(qū)AIS信息匯總服務(wù)器接收的信息進(jìn)行篩選、 匯總后存入數(shù)據(jù)庫，并將信息傳輸?shù)诫娮雍D信息顯示系統(tǒng)；c)用戶根據(jù)需要在電子海圖信息顯示系統(tǒng)對(duì)需了解的船舶信息進(jìn)行查詢。船舶識(shí)別、定位系統(tǒng)的識(shí)別定位方法的步驟a)中，地區(qū)AIS信息匯總服務(wù)器將接收的信息解碼后，查詢地區(qū)船只數(shù)據(jù)池，判斷船只信息是否在設(shè)定時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)過，將重復(fù)的信息過濾掉。該設(shè)定時(shí)間為5分鐘。地區(qū)AIS信息匯總服務(wù)器由地區(qū)級(jí)數(shù)據(jù)匯總程序，清理程序和地區(qū)級(jí)匯總數(shù)據(jù)庫組成。將AIS接收機(jī)根據(jù)地理位置劃分為地區(qū)塊，同一地區(qū)塊的 AIS接收機(jī)都將消息通過IP地址發(fā)送給對(duì)應(yīng)的地區(qū)AIS信息匯總服務(wù)器。由于重復(fù)消息主要由同一地區(qū)塊的AIS接收機(jī)產(chǎn)生。地區(qū)級(jí)匯總服務(wù)器利用如下算法去除重復(fù)消息每個(gè)匯總程序根據(jù)MMSI建立一個(gè)內(nèi)存中的散列表，即地區(qū)船只數(shù)據(jù)池，以消息的海上移動(dòng)通信業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)(MMSI)字段作為主鍵。當(dāng)有新的AIS消息輸過來，查詢表中對(duì)應(yīng)船舶的消息。當(dāng)表中沒有這個(gè)船舶的消息時(shí)，插入新的消息；當(dāng)表中已存在這個(gè)船舶的消息時(shí)，讀取表中消息的時(shí)間字段，如果已有消息的時(shí)間戳和新消息的時(shí)間戳只差小于設(shè)定的時(shí)間(可為5分鐘)，丟棄新的消息，否則用新的消息替換原有數(shù)據(jù)值，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到全局AIS報(bào)文收集程序。該設(shè)計(jì)可以避免大量重復(fù)信息進(jìn)入核心服務(wù)器，造成系統(tǒng)無法快速響應(yīng)請求。上述程序?yàn)榈谝患?jí)過濾。步驟b)中，全局AIS信息匯總服務(wù)器將從地區(qū)AIS信息匯總服務(wù)器接收的信息與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的船只信息作比較，判斷接收的船只信息是否在規(guī)定的時(shí)間設(shè)定值內(nèi)未存入數(shù)據(jù)庫，判斷后存儲(chǔ)新的信息并過濾掉重復(fù)的船只信息。該時(shí)間設(shè)定值為30分鐘。全局匯總程序同樣建立一個(gè)內(nèi)存中的散列表，即全局船只數(shù)據(jù)池，以匪SI為主鍵。當(dāng)有地區(qū)AIS報(bào)文接收程序發(fā)送過來信息。查詢表中對(duì)應(yīng)船舶的消息。當(dāng)表中沒有這個(gè)船舶的消息時(shí)，插入新的消息并存入數(shù)據(jù)庫；當(dāng)表中已存在這個(gè)船舶的消息時(shí)，讀取表中消息的時(shí)間字段，如果已有消息的時(shí)間戳和新消息的時(shí)間戳只差小于時(shí)間設(shè)定值(為30分鐘)，丟棄新的消息，否則用新的消息替換原有數(shù)據(jù)值，并添加數(shù)據(jù)庫條目。數(shù)據(jù)庫將每天由定時(shí)程序?qū)⒋嬖谔鞌?shù)達(dá)于閾值的(默認(rèn)為30天的)數(shù)據(jù)條目清除。為了便于采用船舶名稱進(jìn)行查詢，特別增加船舶索引。上述程序?yàn)榈诙?jí)過濾。用戶可通過縮放和移動(dòng)瀏覽器中的電子地圖客戶端，查詢電子海圖的信息。請求通過Web服務(wù)發(fā)送到信息發(fā)布系統(tǒng)Web服務(wù)器。Web服務(wù)器請求電子海圖服務(wù)器，將電子海圖傳輸?shù)娇蛻舳?。用戶可根?jù)位置查詢船舶1、用戶在在線海圖上選中查詢范圍，并將請求通過 Web服務(wù)發(fā)送到信息發(fā)布系統(tǒng)。2、信息發(fā)布系統(tǒng)查詢電子海圖服務(wù)器，得到空間范圍。3、 以空間范圍為關(guān)鍵字查詢對(duì)應(yīng)地區(qū)船只數(shù)據(jù)池中最新的信息。4、將船舶信息加載在電子海圖，返回到用戶瀏覽器中的客戶端。用戶可根據(jù)船舶的MMSI或名稱查詢位置1、用戶在瀏覽器中輸入船舶的匪SI或名稱查詢船舶的位置，并將請求通過Web服務(wù)發(fā)送到信息發(fā)布系統(tǒng)。2、信息發(fā)布系統(tǒng)并行查詢?nèi)执粩?shù)據(jù)池。在返回的消息中提取位置信息。3、使用位置信息查詢電子海圖服務(wù)器，并確定電子海圖的范圍。4、使用電子海圖的范圍重新在對(duì)應(yīng)地區(qū)船只數(shù)據(jù)池查詢船只， 得到對(duì)應(yīng)海圖中所有船舶的信息。5、將船舶信息加裝在海圖上，傳輸?shù)娇蛻舳恕Ｓ脩艨筛鶕?jù)船舶的MMSI或名稱查詢船舶的歷史記錄1、用戶在瀏覽器中輸入船舶的匪SI或名稱查詢船舶歷史記錄，并將請求通過Web服務(wù)發(fā)送到信息發(fā)布系統(tǒng)。2、信息發(fā)布系統(tǒng)根據(jù)MMSI查詢數(shù)據(jù)庫，得到船舶三個(gè)月內(nèi)運(yùn)行的所有數(shù)據(jù)。3、計(jì)算船舶運(yùn)行的空間范圍，確定電子海圖的范圍。4、將歷史數(shù)據(jù)加載在電子海圖上，傳輸?shù)娇蛻舳?。系統(tǒng)可接收用戶訂閱，例如船只到達(dá)某區(qū)域提醒、船只周邊天氣預(yù)報(bào)等等。信息訂閱發(fā)布程序的流程為，從信息訂閱數(shù)據(jù)庫讀取所有訂閱條目，輪詢所有讀取的訂閱條目，根據(jù)訂閱條目從全局船只數(shù)據(jù)池中讀讀取船只信息，判斷是否達(dá)到信息發(fā)送條件，達(dá)到既發(fā)送訂閱信息到客戶瀏覽器、手機(jī)或者是郵箱。上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種船舶識(shí)別、定位系統(tǒng)，包括多個(gè)Ais接收機(jī)(1)，所述的AIS接收機(jī)(1)接收船舶發(fā)出的AIS信號(hào)，其特征在于還包括AIS信息匯總服務(wù)器，所述的多個(gè)AIS接收機(jī)(1) 分別通過互聯(lián)網(wǎng)與AIS信息匯總服務(wù)器進(jìn)行通訊，所述的AIS信息匯總服務(wù)器接收AIS接收機(jī)(1)傳輸?shù)男盘?hào)，并將信號(hào)處理后存入數(shù)據(jù)庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶識(shí)別、定位系統(tǒng)，其特征在于所述的AIS信息匯總服務(wù)器將接收的信號(hào)處理后傳輸?shù)诫娮雍D信息顯示系統(tǒng)(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶識(shí)別、定位系統(tǒng)，其特征在于所述的AIS信息匯總服務(wù)器包括相互通訊的全局AIS信息匯總服務(wù)器C3)和地區(qū)AIS信息匯總服務(wù)器0)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶識(shí)別、定位系統(tǒng)，其特征在于所述的AIS接收機(jī) (1)包括解調(diào)模塊(5)、接收模塊(6)、AIS類型選擇模塊(7)、串口服務(wù)器芯片(8)和以太網(wǎng)接口(9)，所述的解調(diào)模塊(5)、接收模塊(6)、AIS類型選擇模塊(7)、串口服務(wù)器芯片(8) 和以太網(wǎng)接口(9)為順序連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種船舶識(shí)別、定位系統(tǒng)，其特征在于所述的接收模塊(6) 的接收芯片型號(hào)為CMX910。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種船舶識(shí)別、定位系統(tǒng)及其識(shí)別定位方法，船舶識(shí)別、定位系統(tǒng)包括多個(gè)AIS接收機(jī)，AIS接收機(jī)接收船舶發(fā)出的AIS信號(hào)，還包括AIS信息匯總服務(wù)器，多個(gè)AIS接收機(jī)分別通過互聯(lián)網(wǎng)與AIS信息匯總服務(wù)器進(jìn)行通訊，所述的AIS信息匯總服務(wù)器接收AIS接收機(jī)傳輸?shù)男盘?hào)，并將信號(hào)處理后存入數(shù)據(jù)庫。該方法采用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通訊，且采用二級(jí)匯總。采用上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、以互聯(lián)網(wǎng)代替以往的GPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通訊，大大降低了成本；2、可應(yīng)對(duì)全流域大量AIS消息的處理，以及歷史數(shù)據(jù)的采樣追蹤；3、采用二級(jí)匯總技術(shù)，對(duì)大量AIS數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、壓縮，提高對(duì)AIS信息的處理能力。
文檔編號(hào)G08G3/00GK201936459SQ20102067993
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者吳安新, 方衛(wèi), 方同聰, 李道涵 申請人:吳安新, 方衛(wèi)