試析基于AIS的數(shù)字航標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

摘要：基于AIS（船舶自動(dòng)識(shí)別）的數(shù)字航標(biāo)是一種借助數(shù)字信息技術(shù)、GPS定位技術(shù)等現(xiàn)代科技的新型航標(biāo)技術(shù)。通過(guò)這些技術(shù)的應(yīng)用，可大幅提升航標(biāo)的工作效率，增強(qiáng)實(shí)效性。為有效改進(jìn)傳統(tǒng)航標(biāo)存在的弊端，以下本文就以基于AIS的數(shù)字航標(biāo)作為研究對(duì)象，對(duì)其技術(shù)原理與AIS數(shù)字航標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)展開(kāi)較為深入的解析。

關(guān)鍵詞：AIS；數(shù)字航標(biāo)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

電子通信技術(shù)、數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，使得航標(biāo)設(shè)計(jì)有了全新的發(fā)展方向，借助相關(guān)現(xiàn)代科技的應(yīng)用，促航標(biāo)逐漸向自動(dòng)化、數(shù)字化的方向大幅邁進(jìn)?，F(xiàn)階段，船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）已經(jīng)成為現(xiàn)代航標(biāo)發(fā)展的主流方向，借助數(shù)字信息技術(shù)、GPS技術(shù)，有效將船舶和航標(biāo)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)信息及時(shí)、準(zhǔn)確傳遞，使管理人員和航海者能夠準(zhǔn)確掌握相關(guān)信息，大幅提升了工作效率。本文就以基于AIS的數(shù)字航標(biāo)作為研究對(duì)象，對(duì)其技術(shù)原理與AIS數(shù)字航標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)展開(kāi)探討，具體如下。

一、AIS下的數(shù)字航標(biāo)硬件設(shè)計(jì)

AIS航標(biāo)硬件可分為AIS航標(biāo)通信模塊與航標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊，其中航標(biāo)通信模塊又可分為無(wú)線收發(fā)模塊與MCU控制模塊。

（一）AIS航標(biāo)通訊模塊設(shè)計(jì)

AIS航標(biāo)通訊模塊設(shè)計(jì)主要分為以下幾個(gè)方面：一方面是MCU控制模塊。這是該模塊的核心，主要的載體為總線，以此連接無(wú)線收發(fā)模塊、信息獲取模塊等，從而在實(shí)際發(fā)展的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)信息的傳遞和獲取、PC通信、獲取航標(biāo)終端數(shù)據(jù)等功能，對(duì)于整體航標(biāo)硬件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是非常重要的，其影響著無(wú)線傳輸工作實(shí)施的質(zhì)量和效率。MCU控制模塊在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中主要是依據(jù)調(diào)節(jié)和控制解調(diào)芯片實(shí)施外部的電路設(shè)計(jì)工作，例如串口通訊、電源電路以及GPS電路等，從而達(dá)到收發(fā)的結(jié)果。

這一部分設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就是主控制芯片的選擇。AIS航標(biāo)關(guān)注性能和價(jià)格的對(duì)比，以此在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要全面結(jié)合主控制芯片的硬件資源和實(shí)施速度進(jìn)行取舍。目前常用的LPC2368處理器創(chuàng)造主控制芯片。

LPC2368處理器外部接口豐富，并帶有512kB片內(nèi)存儲(chǔ)器，其頻率最高可達(dá)72MHz，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，具備的性能非常的強(qiáng)大，消耗的能量有非常的少，獲取的技能非常的多，可以滿(mǎn)足AIS航標(biāo)設(shè)計(jì)工作。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，主還應(yīng)設(shè)計(jì)了可以驅(qū)動(dòng)的RTC時(shí)鐘和管理部門(mén)以及主振蕩器，其可以進(jìn)行CPU的推動(dòng)。另外，相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作還包括LED等和ISP跳線。在芯片實(shí)際發(fā)展的過(guò)程中，ISP跳線對(duì)于應(yīng)引腳是高電平。如果ISP跳線出現(xiàn)短路的情況，就是低電平，以此就表明芯片在應(yīng)用的過(guò)程中程序出現(xiàn)了燒寫(xiě)的問(wèn)題。同時(shí)，MCU控制板塊的過(guò)程中還創(chuàng)造了一定的外圍復(fù)位電路，依據(jù)芯片的應(yīng)用，促使MCU和兩條信號(hào)線實(shí)施相連，從而防止因?yàn)橥饨缬绊憣?dǎo)致出現(xiàn)死機(jī)的問(wèn)題，從而提升整體系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中具備的有效性和完善性。同時(shí)，在創(chuàng)造串口通信電路的過(guò)程中，可以達(dá)到外部設(shè)備和MUC兩者的信息傳遞。并且，構(gòu)建GPS電路，有助于MCU可以對(duì)比分析AIS航標(biāo)預(yù)期設(shè)定的經(jīng)緯度與從GPS獲取的經(jīng)緯度信息，從而明確航標(biāo)的地方，如果航標(biāo)位置出現(xiàn)了偏離，相關(guān)的管理部門(mén)可以獲取到相應(yīng)安全的信息，從而對(duì)其進(jìn)行有效的管理和控制，減少意外事件的出現(xiàn)。

除上述模塊外，硬件設(shè)計(jì)還包括無(wú)線收發(fā)模塊。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是包含了電路、數(shù)字基帶信號(hào)以及模擬帶通信號(hào)等多樣化的模塊等。

在實(shí)際發(fā)送報(bào)告的過(guò)程中，通過(guò)MEC向數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制解調(diào)模塊傳相關(guān)信息獲取的數(shù)碼，促使其在整體整合之后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字帶通信號(hào)，同時(shí)在相應(yīng)的模式中轉(zhuǎn)換帶通信號(hào)，之后通過(guò)功率較大的電路進(jìn)行拓展，從而依據(jù)天線將最后構(gòu)成的AIS發(fā)射信號(hào)傳出。模擬帶通信號(hào)調(diào)制模塊通過(guò)將AIS轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)，之后關(guān)注轉(zhuǎn)變的二進(jìn)制數(shù)碼，最后發(fā)送。

（二）AIS信息采集模塊設(shè)計(jì)

其設(shè)計(jì)要點(diǎn)的就是數(shù)據(jù)采集模塊的MCU以及其中的PC單片機(jī)，同時(shí)依據(jù)總線為載體，獲取無(wú)線收發(fā)模塊、蓄電池等信息資源，從而與AIS航標(biāo)通信模塊的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為實(shí)際發(fā)展提供有效的信息，合理管理航標(biāo)燈閃爍的時(shí)間，并且對(duì)航行船實(shí)施可視光引導(dǎo)工作，從而保障航行工作的有效性和安全性。依據(jù)光敏傳感器，MCU有助于明確航標(biāo)燈的情況，從而依據(jù)外部電路與AD轉(zhuǎn)換器有效獲取航標(biāo)燈的電流、電壓等信息資源。

二、AIS下的數(shù)字航標(biāo)軟件設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在實(shí)際設(shè)計(jì)終端軟件的過(guò)程中，其主要分為以下幾點(diǎn)：

第一，軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。AIS航標(biāo)軟件操作系統(tǒng)較為復(fù)雜，通過(guò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)用者只需要依據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、光盤(pán)等形式，可以獲取其內(nèi)在代碼的信息，從而明確船標(biāo)信息。為保證各個(gè)系統(tǒng)功能的獨(dú)立性，軟件設(shè)計(jì)需要通過(guò)切割、轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到系統(tǒng)的需求。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可切割劃分出多個(gè)工作區(qū)間模塊中，每一個(gè)工作區(qū)間模塊都具備一定的工作獨(dú)立性。

第二，終端軟件。結(jié)合多樣化的任務(wù)程序設(shè)計(jì)觀念進(jìn)行AIS航標(biāo)軟件設(shè)計(jì)，促使其程序的代碼逐漸趨向簡(jiǎn)便化，從而以電腦AIS終端系統(tǒng)的工作效率和質(zhì)量有所提升。依據(jù)實(shí)際案例的研究分析可知，在整體系統(tǒng)初始化的時(shí)候，創(chuàng)造任務(wù)工作，需要結(jié)合實(shí)際時(shí)效性的需求，制定有效的時(shí)間和優(yōu)化級(jí)，同時(shí)對(duì)每一項(xiàng)工作實(shí)施資源劃分，從而滿(mǎn)足實(shí)際設(shè)計(jì)的要求。依據(jù)任務(wù)設(shè)定的等級(jí)制度進(jìn)行任務(wù)。創(chuàng)造任務(wù)其中包含了多樣化的工作，如以MMSI編號(hào)為載體，明確AIS報(bào)文發(fā)送技能完善的處理系統(tǒng)、依據(jù)隊(duì)列系統(tǒng)解決裝載AIS報(bào)文、分析定位信息和固定數(shù)據(jù)信息等相應(yīng)GPS的數(shù)據(jù)信息等。在實(shí)際發(fā)展的過(guò)程中，航標(biāo)串口傳遞了一定的指令，并且到達(dá)了航標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊中，同時(shí)對(duì)其應(yīng)答數(shù)據(jù)進(jìn)行研究和分析。同時(shí)整合串口不但可以輸出AIS報(bào)文信息資源，還可以進(jìn)行AIS檢測(cè)工作。

（二）測(cè)試軟件設(shè)計(jì)

為了應(yīng)用者可以對(duì)AIS航標(biāo)終端報(bào)文數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深入的、簡(jiǎn)潔的研究和分析，需要對(duì)實(shí)際發(fā)展過(guò)程中存在的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解決和管理，同時(shí)在設(shè)計(jì)軟件的時(shí)候，還設(shè)定有關(guān)PC測(cè)試軟件器材。其檢測(cè)軟件主要是依據(jù)數(shù)據(jù)源、航標(biāo)、航臺(tái)等幾個(gè)較大的windows窗體界面組成。其中數(shù)據(jù)源對(duì)航臺(tái)等進(jìn)行的模擬工作，可以達(dá)到信息傳遞的需求，并且對(duì)文件收發(fā)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)。航標(biāo)對(duì)于AIS航標(biāo)的工作狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的研究和分析，同時(shí)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。串口信息界面可以對(duì)AIS航標(biāo)通信終端發(fā)送的信息指令進(jìn)行回答，相關(guān)的數(shù)據(jù)主要是依據(jù)PC進(jìn)行創(chuàng)造的。

結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段，AIS在實(shí)際發(fā)展的過(guò)程中不斷創(chuàng)新，促使其功能不斷的完善，并且更好的被應(yīng)用到船舶中，以此為航標(biāo)AIS提供重要的發(fā)展方向?？傮w來(lái)說(shuō)，AIS可以及時(shí)、有效的獲取航標(biāo)的動(dòng)態(tài)靜動(dòng)態(tài)信息資源，并且保障其有效性和完善性，值得推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]王煥，蔣紅燕.AIS航標(biāo)及其在海圖上表示方法的探討[J].海洋測(cè)繪，2012，03：47-49.

[2]閆健.探討AIS航標(biāo)基本布設(shè)原則及關(guān)鍵問(wèn)題[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2015，11：48-49.

[3]李巍.嵌入式AIS在航標(biāo)中推廣應(yīng)用[J].中國(guó)水運(yùn)，2014，09：44-45.

陶鵬（1983），男，漢族，湖南瀏陽(yáng)，大專(zhuān)，交通運(yùn)輸部南海航海保障中心?？诤綐?biāo)處，助理工程師，航標(biāo)管理