基于AIS和北斗的數據采集方案研究

徐娜等

摘要：為了克服船舶自動識別系統(tǒng)（[AIS]）在船舶動態(tài)監(jiān)控中不能全面監(jiān)控的缺陷，該文將北斗和[AIS]結合，使[AIS]系統(tǒng)接收周圍船舶的[AIS]信息并添加優(yōu)先權位后存入相應數據庫中，再采用數據選擇，過濾，壓縮等技術處理數據，并通過北斗將處理后的數據發(fā)送到岸上基站，不僅通過北斗轉發(fā)了本船[AIS]信息，還轉發(fā)了周圍船舶[AIS]信息，能有效的監(jiān)控進入[AIS]系統(tǒng)盲區(qū)且沒裝北斗的船舶，增大了船舶動態(tài)監(jiān)控的范圍。

關鍵詞：船舶；[AIS]；北斗；數據轉發(fā)；船舶動態(tài)監(jiān)控

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）32-7567-05

Abstract： In order to overcome the Automatic Identification Systems defect that it has blind spots in the ship dynamic monitoring； this paper has studied how to forward AIS data via Beidou to make monitoring regions cover the land-based AIS Base Stations blind spots and how to realize the monitoring of the designated ship which around the ship equipped with Beidou satellite navigation system. AIS system receives AIS information of around ships ，adds a priority field behind it and stores it in the corresponding database， then process the data with data selection， filtering， compression technology and sends the data to a shore base station through the Beidou. At present， not all ships are equipped with Beidou， but all ships which above 500 gross tonnages have mandatory installation of AIS system. In order to monitor ships which havent equipped with Beidou and in the blind region of AIS system， we transmitted both this ships AIS information and around ships AIS information， increasing the range of dynamic monitoring of the vessel effectively.

Key words： ship； AIS； Beidou； data forwarding； ship dynamic monitoring.

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（BDS）是中國自主發(fā)展，獨立運行的具有區(qū)域導航功能的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，致力于向全球用戶提供高質量的定位、導航、授時服務，軍用與民用目的兼具，是繼美、俄之后第三個成熟的衛(wèi)星導航系統(tǒng)[[2]]。

現(xiàn)在海上主要的船舶監(jiān)控形式有沿海[CDMA]網絡監(jiān)控，運用[AIS]的[VTS]監(jiān)控，衛(wèi)星監(jiān)控三種，但都存在一定的限制，不能進行很好的監(jiān)控，例如[CDMA]網絡監(jiān)控，只能在沿海有[CDMA]信號的沿海運輸船舶上使用；衛(wèi)星監(jiān)控受天氣干擾影響小，但其費用昂貴，不能一直連續(xù)使用；[AIS]系統(tǒng)發(fā)射的信號覆蓋范圍有限，不能接收遠洋航行中船舶的[AIS]信息，使其失去監(jiān)控[[1]]。

現(xiàn)在的大部分船舶都沒有條件來配備北斗，使其不能得到很好的監(jiān)控，文獻[3]中提出的利用北斗轉發(fā)本船[AIS]信息的方法對于大部分沒安裝北斗的船舶是不可行的，該文集中北斗和AIS的優(yōu)點，并且為了實現(xiàn)對船舶的快速搜索，我們在[AIS]數據中添加優(yōu)先權，使的北斗在轉發(fā)本船[AIS]信息的同時，也轉發(fā)了它附近沒有安裝北斗的船舶的[AIS]信息，這就填補了之前的缺陷，使的監(jiān)控區(qū)域擴大的同時也降低了通信費用。

1 數據處理步驟

北斗的短文通信能力有限，所以只能轉發(fā)處理過的有效信息，為了能夠在單位時間接收到的大數據量中提取有效的信息，就必須對[AIS]信息做一定的數據處理，過濾無效信息。我們通過數據壓縮和數據預處理來過濾無效數據，通常[AIS]的無效數據有重復數據，無用數據和數據表示多余等形式[[4]]。數據處理總步驟如圖1所示。

2 數據預處理

數據預處理是為了除去無效數據，我們通過過濾重復數據，數據獲取，差值法，字段篩選和時間過濾來減少數據量，通過數據重組來恢復去掉數據表示的原樣數據，所以我們必須在數據中加上一些標志數據，使得標志數據中的相應項和數據中的相應項相加得到原來的原樣數據。

6 結論

本文利用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的短報文通信，結合斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)與[AIS]系統(tǒng)，有效的解決了[AIS]基站存在監(jiān)控盲區(qū)的不足，實現(xiàn)了船舶動態(tài)的監(jiān)控的范圍覆蓋了陸上[AIS]基站的監(jiān)控盲區(qū)并且以較高的效率壓縮[AIS]數據，減小北斗系統(tǒng)傳送相同信息轉發(fā)的數據量。

參考文獻：

[1] 張顯庫.船舶控制系統(tǒng)[M].大連：大連海事大學出版社，2010.

[2] 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)官網.北斗系統(tǒng)空間信號接口控制文件（2.0版）.2013.

[3] 王艷軍，王曉峰.AIS和北斗終端組合在船舶動態(tài)監(jiān)控中的應用[J].上海海事大學學報，2011，32（4）：249-253.

[4] Abraham Silberschatz，Henry F Korth， SudarshanS. Database System Concepts[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[5] 趙仁余.航海學[M].北京：人民交通出版社，2008.

[6] 徐成俊，舒毅，柴蓉.文本壓縮算法的比較研究[J].Gansu Science and Technology. 2006，22（12）：5-9.

[7] Bruce Eckel.Thinking in Java [M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

摘要：為了克服船舶自動識別系統(tǒng)（[AIS]）在船舶動態(tài)監(jiān)控中不能全面監(jiān)控的缺陷，該文將北斗和[AIS]結合，使[AIS]系統(tǒng)接收周圍船舶的[AIS]信息并添加優(yōu)先權位后存入相應數據庫中，再采用數據選擇，過濾，壓縮等技術處理數據，并通過北斗將處理后的數據發(fā)送到岸上基站，不僅通過北斗轉發(fā)了本船[AIS]信息，還轉發(fā)了周圍船舶[AIS]信息，能有效的監(jiān)控進入[AIS]系統(tǒng)盲區(qū)且沒裝北斗的船舶，增大了船舶動態(tài)監(jiān)控的范圍。

關鍵詞：船舶；[AIS]；北斗；數據轉發(fā)；船舶動態(tài)監(jiān)控

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）32-7567-05

Abstract： In order to overcome the Automatic Identification Systems defect that it has blind spots in the ship dynamic monitoring； this paper has studied how to forward AIS data via Beidou to make monitoring regions cover the land-based AIS Base Stations blind spots and how to realize the monitoring of the designated ship which around the ship equipped with Beidou satellite navigation system. AIS system receives AIS information of around ships ，adds a priority field behind it and stores it in the corresponding database， then process the data with data selection， filtering， compression technology and sends the data to a shore base station through the Beidou. At present， not all ships are equipped with Beidou， but all ships which above 500 gross tonnages have mandatory installation of AIS system. In order to monitor ships which havent equipped with Beidou and in the blind region of AIS system， we transmitted both this ships AIS information and around ships AIS information， increasing the range of dynamic monitoring of the vessel effectively.

Key words： ship； AIS； Beidou； data forwarding； ship dynamic monitoring.

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（BDS）是中國自主發(fā)展，獨立運行的具有區(qū)域導航功能的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，致力于向全球用戶提供高質量的定位、導航、授時服務，軍用與民用目的兼具，是繼美、俄之后第三個成熟的衛(wèi)星導航系統(tǒng)[[2]]。

現(xiàn)在海上主要的船舶監(jiān)控形式有沿海[CDMA]網絡監(jiān)控，運用[AIS]的[VTS]監(jiān)控，衛(wèi)星監(jiān)控三種，但都存在一定的限制，不能進行很好的監(jiān)控，例如[CDMA]網絡監(jiān)控，只能在沿海有[CDMA]信號的沿海運輸船舶上使用；衛(wèi)星監(jiān)控受天氣干擾影響小，但其費用昂貴，不能一直連續(xù)使用；[AIS]系統(tǒng)發(fā)射的信號覆蓋范圍有限，不能接收遠洋航行中船舶的[AIS]信息，使其失去監(jiān)控[[1]]。

現(xiàn)在的大部分船舶都沒有條件來配備北斗，使其不能得到很好的監(jiān)控，文獻[3]中提出的利用北斗轉發(fā)本船[AIS]信息的方法對于大部分沒安裝北斗的船舶是不可行的，該文集中北斗和AIS的優(yōu)點，并且為了實現(xiàn)對船舶的快速搜索，我們在[AIS]數據中添加優(yōu)先權，使的北斗在轉發(fā)本船[AIS]信息的同時，也轉發(fā)了它附近沒有安裝北斗的船舶的[AIS]信息，這就填補了之前的缺陷，使的監(jiān)控區(qū)域擴大的同時也降低了通信費用。

1 數據處理步驟

北斗的短文通信能力有限，所以只能轉發(fā)處理過的有效信息，為了能夠在單位時間接收到的大數據量中提取有效的信息，就必須對[AIS]信息做一定的數據處理，過濾無效信息。我們通過數據壓縮和數據預處理來過濾無效數據，通常[AIS]的無效數據有重復數據，無用數據和數據表示多余等形式[[4]]。數據處理總步驟如圖1所示。

2 數據預處理

數據預處理是為了除去無效數據，我們通過過濾重復數據，數據獲取，差值法，字段篩選和時間過濾來減少數據量，通過數據重組來恢復去掉數據表示的原樣數據，所以我們必須在數據中加上一些標志數據，使得標志數據中的相應項和數據中的相應項相加得到原來的原樣數據。

6 結論

本文利用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的短報文通信，結合斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)與[AIS]系統(tǒng)，有效的解決了[AIS]基站存在監(jiān)控盲區(qū)的不足，實現(xiàn)了船舶動態(tài)的監(jiān)控的范圍覆蓋了陸上[AIS]基站的監(jiān)控盲區(qū)并且以較高的效率壓縮[AIS]數據，減小北斗系統(tǒng)傳送相同信息轉發(fā)的數據量。

參考文獻：

[1] 張顯庫.船舶控制系統(tǒng)[M].大連：大連海事大學出版社，2010.

[2] 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)官網.北斗系統(tǒng)空間信號接口控制文件（2.0版）.2013.

[3] 王艷軍，王曉峰.AIS和北斗終端組合在船舶動態(tài)監(jiān)控中的應用[J].上海海事大學學報，2011，32（4）：249-253.

[4] Abraham Silberschatz，Henry F Korth， SudarshanS. Database System Concepts[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[5] 趙仁余.航海學[M].北京：人民交通出版社，2008.

[6] 徐成俊，舒毅，柴蓉.文本壓縮算法的比較研究[J].Gansu Science and Technology. 2006，22（12）：5-9.

[7] Bruce Eckel.Thinking in Java [M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

摘要：為了克服船舶自動識別系統(tǒng)（[AIS]）在船舶動態(tài)監(jiān)控中不能全面監(jiān)控的缺陷，該文將北斗和[AIS]結合，使[AIS]系統(tǒng)接收周圍船舶的[AIS]信息并添加優(yōu)先權位后存入相應數據庫中，再采用數據選擇，過濾，壓縮等技術處理數據，并通過北斗將處理后的數據發(fā)送到岸上基站，不僅通過北斗轉發(fā)了本船[AIS]信息，還轉發(fā)了周圍船舶[AIS]信息，能有效的監(jiān)控進入[AIS]系統(tǒng)盲區(qū)且沒裝北斗的船舶，增大了船舶動態(tài)監(jiān)控的范圍。

關鍵詞：船舶；[AIS]；北斗；數據轉發(fā)；船舶動態(tài)監(jiān)控

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）32-7567-05

Abstract： In order to overcome the Automatic Identification Systems defect that it has blind spots in the ship dynamic monitoring； this paper has studied how to forward AIS data via Beidou to make monitoring regions cover the land-based AIS Base Stations blind spots and how to realize the monitoring of the designated ship which around the ship equipped with Beidou satellite navigation system. AIS system receives AIS information of around ships ，adds a priority field behind it and stores it in the corresponding database， then process the data with data selection， filtering， compression technology and sends the data to a shore base station through the Beidou. At present， not all ships are equipped with Beidou， but all ships which above 500 gross tonnages have mandatory installation of AIS system. In order to monitor ships which havent equipped with Beidou and in the blind region of AIS system， we transmitted both this ships AIS information and around ships AIS information， increasing the range of dynamic monitoring of the vessel effectively.

Key words： ship； AIS； Beidou； data forwarding； ship dynamic monitoring.

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（BDS）是中國自主發(fā)展，獨立運行的具有區(qū)域導航功能的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，致力于向全球用戶提供高質量的定位、導航、授時服務，軍用與民用目的兼具，是繼美、俄之后第三個成熟的衛(wèi)星導航系統(tǒng)[[2]]。

現(xiàn)在海上主要的船舶監(jiān)控形式有沿海[CDMA]網絡監(jiān)控，運用[AIS]的[VTS]監(jiān)控，衛(wèi)星監(jiān)控三種，但都存在一定的限制，不能進行很好的監(jiān)控，例如[CDMA]網絡監(jiān)控，只能在沿海有[CDMA]信號的沿海運輸船舶上使用；衛(wèi)星監(jiān)控受天氣干擾影響小，但其費用昂貴，不能一直連續(xù)使用；[AIS]系統(tǒng)發(fā)射的信號覆蓋范圍有限，不能接收遠洋航行中船舶的[AIS]信息，使其失去監(jiān)控[[1]]。

現(xiàn)在的大部分船舶都沒有條件來配備北斗，使其不能得到很好的監(jiān)控，文獻[3]中提出的利用北斗轉發(fā)本船[AIS]信息的方法對于大部分沒安裝北斗的船舶是不可行的，該文集中北斗和AIS的優(yōu)點，并且為了實現(xiàn)對船舶的快速搜索，我們在[AIS]數據中添加優(yōu)先權，使的北斗在轉發(fā)本船[AIS]信息的同時，也轉發(fā)了它附近沒有安裝北斗的船舶的[AIS]信息，這就填補了之前的缺陷，使的監(jiān)控區(qū)域擴大的同時也降低了通信費用。

1 數據處理步驟

北斗的短文通信能力有限，所以只能轉發(fā)處理過的有效信息，為了能夠在單位時間接收到的大數據量中提取有效的信息，就必須對[AIS]信息做一定的數據處理，過濾無效信息。我們通過數據壓縮和數據預處理來過濾無效數據，通常[AIS]的無效數據有重復數據，無用數據和數據表示多余等形式[[4]]。數據處理總步驟如圖1所示。

2 數據預處理

數據預處理是為了除去無效數據，我們通過過濾重復數據，數據獲取，差值法，字段篩選和時間過濾來減少數據量，通過數據重組來恢復去掉數據表示的原樣數據，所以我們必須在數據中加上一些標志數據，使得標志數據中的相應項和數據中的相應項相加得到原來的原樣數據。

6 結論

本文利用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的短報文通信，結合斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)與[AIS]系統(tǒng)，有效的解決了[AIS]基站存在監(jiān)控盲區(qū)的不足，實現(xiàn)了船舶動態(tài)的監(jiān)控的范圍覆蓋了陸上[AIS]基站的監(jiān)控盲區(qū)并且以較高的效率壓縮[AIS]數據，減小北斗系統(tǒng)傳送相同信息轉發(fā)的數據量。

參考文獻：

[1] 張顯庫.船舶控制系統(tǒng)[M].大連：大連海事大學出版社，2010.

[2] 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)官網.北斗系統(tǒng)空間信號接口控制文件（2.0版）.2013.

[3] 王艷軍，王曉峰.AIS和北斗終端組合在船舶動態(tài)監(jiān)控中的應用[J].上海海事大學學報，2011，32（4）：249-253.

[4] Abraham Silberschatz，Henry F Korth， SudarshanS. Database System Concepts[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[5] 趙仁余.航海學[M].北京：人民交通出版社，2008.

[6] 徐成俊，舒毅，柴蓉.文本壓縮算法的比較研究[J].Gansu Science and Technology. 2006，22（12）：5-9.

[7] Bruce Eckel.Thinking in Java [M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.