摘 要

随着经济全球化的持续发展，航运交通在交通运输体系中占据了越来越重要的位置，同时这也使得水路交通的船舶流量大增、船舶密度不断加大、航行环境日益复杂，船舶业朝着大型化、高速化发展，航行船舶发生碰撞的可能性大大增加，极大的危害了航道安全，制约了经济效益的提高。因此实现船舶的远程监控，对周围船舶的信息有着大致的了解，可以提供船舶足够的信息进行决策，同时也能促使航运安全向着信息化、智能化方向发展。本文基于实际需求，设计并实现了基于AIS的远程船舶监控系统，主要工作内容如下：

1.论文介绍了AIS系统以及电子海图的发展意义和研究情况，帮助我们对这个研究领域有了大致的了解，及时掌握最新的进展。

2.论文介绍了AIS系统的组成、网络体系结构和工作方式以及与AIS系统电文信息相关的各个协议，使我们了解船舶之间的通信方式，也有利于我们针对AIS系统进行电文的解析工作。

3.提出构建系统的方案，并将整个系统划分为4个基础的模块：AIS信息收发模块，AIS信息解析模块，船舶数据库模块，船舶信息显示模块。最终能够将接收到的AIS电文解析出来的船舶信息显示在地图上。

关键字：远程监控； AIS系统； 船图显示

Abstract

With the continuous development of economic globalization, the transportation of ships in the transport system occupies an increasingly important position, and this also makes the traffic in water fill with more and more ships, the number of ships continues to increase, and the increasingly complex environment, with the industry building ships towards the large-scale, high-speed direction, the possibility of collision of navigation ships greatly increased, a great harm to the safety of the channel, restricting the improvement of economic efficiency. Therefore, the remote monitoring of the ship, the surrounding ship has a general understanding of the information, can provide sufficient information for the ship to make decisions, but also to promote the safety of shipping towards information, intelligent direction. Based on the actual needs, this paper designs and realizes the remote ship monitoring system based on AIS. The main contents are as follows:

1. This paper introduces the development significance and research situation of AIS system and electronic chart, and helps us to get a general understanding of this research field and keep abreast of the latest progress.

2. This paper introduces the composition of the AIS system, the network architecture and working methods, as well as the various protocols related to the AIS system message information, so that we understand the communication between ships and also help us to work on the AIS system.

3. The system is divided into four basic modules: AIS information transceiver module, AIS information analysis module, ship database module, ship information display module. And ultimately be able to receive the AIS message parse out the ship information displayed on the map.

Key words: Remote monitoring; Automatic identification system; The display of charts

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景及其意义 1

1.2相关领域国内外研究现状 2

1.2.1电子海图研究现状 2

1.2.2 AIS研究现状 4

1.3 本论文完成的主要工作 4

第二章 自动识别系统（AIS）介绍 5

2.1 AIS的简介 5

2.2 AIS的功能特点 6

2.2.1 系统特点 6

2.2.2 基本功能 7

2.3 AIS系统的网络体系结构 7

2.4 AIS接口协议介绍 8

2.4.1 IEC 61162协议 8

2.4.2 ITU-RM.1371-1协议 9

2.5 本章小结 9

第三章 系统总体设计 10

3.1系统总体设计 10

3.1.1 系统功能分析 10

3.1.2 系统数据流分析 11

3.2 AIS信息处理 11

3.2.1 电文格式分析 11

3.2.2 AIS消息解码 13

3.3 本章小结 17

第四章 基于AIS的远程船舶监控设计 18

4.1 基于AIS的远程船舶监控的模块 18

4.2 AIS电文的收发模块 19

4.3 AIS电文解析模块 19

4.4 船舶数据库模块 22

4.5 船舶信息显示模块 23

4.6 本章小结 23

第五章 总结与展望 24

5.1 总结 24

5.2 展望 24

第六章 致 谢 26

参考文献 27

第一章 绪论

1.1研究背景及其意义

在如今时代，信息技术和计算机技术正在发生变革，各种新的产物层出不穷，许多产品在之前的时代背景下空有理念，没有应用空间和市场需求来驱动它们进一步的发展，如电子海图技术在30年前已经出现，但在如今贸易全球化的时代背景下随着航运事业的蓬勃发展，过往的低效落后的航运管理方式已经在很大程度上制约了如今水上交通的发展。各个地区和港口的船舶数目几乎如雨后春笋般争先恐后的冒了出来，这就要求出现一款类似于车载导航技术的更加先进的导航技术来为船舶的航行提供更加有效的安全保障。

电子海图与AIS技术的结合应运而生，成为继雷达和ARPA之后，在船舶导航领域里又一个十分重要和有效的船舶导航技术。航海是一个多学科融合的、综合性极强的领域，电子海图作为近些年航海领域的一个新的事物发展较快。电子海图的出现，在船舶智能航行的领域造成了翻天覆地的变化，体现在了五个方面：改变了识别物标的手段、改变了航海资料的呈现形式、改变了船舶定位手段、改变了航行记录的方式和改变了航行值班的要求。而改变航海资料的呈现形式是影响最为深远的改变，这个改变淘汰了落后的实时性差的低效的纸质航海图书，转而形成了先进的实时性强的高效的易处理的电子海图系统（ECDIS）。ECDIS成功的引导了一次伟大的技术革命，解放了船舶导航方面所受到的诸多限制的同时，也继承了雷达/ARPA的许多优点。它不仅能与位置传感器、计程仪、APRA/雷达等航海仪器交互数据，使查询各种信息（如港口信息、水文信息等）的速度加快，同时能够精确的定位出船舶的方位以及一系列的安全相关的信息，基于这些优点，它可以达到保障航行安全的目的，从而提高我们的运营效率。在这些优点的支持下，电子海图作为船载电子海图显示与信息系统的重要基础之一，各个国家都十分重视，并由它们的官方航道测量机构制作并发布了数字海图，为了全球统一化规范运行，要求数字海图符合IHO S-57标准。在国际海道测量组织（IHO）等国际组织的共同努力下，电子海图的生产和应用标准趋于一致，为ECDIS的强制配备和更广泛应用奠定了很好的基础。如今，电子海图的应用已经进入海事管理、港口引航、船舶导航、水上工程等方方面面，取得了较好的社会和经济效益。然而，虽然S-57标准电子海图的应用已经较为普及，但是它从设计上也不可避免的存在一些问题，阻碍了标准的继续深层应用，为了开发下一代全新的电子海图标准，IHO的相关工作组又开始了新一轮的标准研究^[1]。为使得国内相关的研究跟上国际步伐，开展相关的动态追踪和研究是必不可少的。

而AIS系统也在船舶导航技术中发挥着巨大的作用，和电子海图技术构成当今船舶导航领域的明星。AIS系统由船载的AIS设备，和岸上的基站共同组成，是集成了现代通讯技术、计算机技术、信息显示技术的一种新的数字助航系统。AIS系统配合GPS将船舶动态数据（如船位、经纬度、船舶速度、航向等）以及船舶静态数据（如船舶名字、船舶目的地、预计到达时间、船舶类型、货物种类等）由甚高频（VHF）向同在附近水域的船舶或者岸上基站发送，使得附近的船和岸上的基站能够在同一时间得知周围船舶的动向，如同人一样在运动中互相交流以得知周围人的行动意向。通过这个AIS系统，我们的船舶能立刻相互通话以调整后续的对船舶的操作，采取必要的行动来规避其他船舶，对船舶的安全又流畅快速的航行大有裨益。

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