論“引航家”國產(chǎn)智慧船舶交通管理系統(tǒng)架構

王偉　王君　楊超　唐琨

1.引言

為了響應軍民融合發(fā)展戰(zhàn)略、打破國外壟斷、打造民族自主品牌、保障國家信息安全、提高我國船舶交通管理的智慧化水平，中國電子科技集團公司第二十八研究所與中國交通通信信息中心聯(lián)合開展了“引航家”智慧船舶交通管理系統(tǒng)（以下簡稱國產(chǎn)VTS）的研制。

項目團隊基于30多年海上指揮信息系統(tǒng)的深厚技術基礎和豐富工程經(jīng)驗，深入分析IALA、IMO等國際相關規(guī)范和我國海事系統(tǒng)用戶需求與實際，采用成熟的軍用指揮信息系統(tǒng)設計方法，構建具有開放性、可擴展性強、綜合集成能力強的國產(chǎn)VTS系統(tǒng)架構，提供多種信號數(shù)據(jù)接口，能夠與國內(nèi)外海事雷達、VHF 等通信設備、海事數(shù)據(jù)中心、港航系統(tǒng)、其他VTS中心系統(tǒng)進行互聯(lián)，不僅能滿足目前船舶交管的需求，也能對未來“智慧海事”建設提供強有力的支撐。

2.系統(tǒng)技術架構

系統(tǒng)技術架構共分為四層，分別為：基礎設施層、基礎支撐層、功能服務層、應用系統(tǒng)層。基礎設施層主要包括計算/存儲/網(wǎng)絡資源、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等；基礎支撐層分為虛擬化平臺、服務支撐和應用支撐服務三個層次；功能服務層包括多元信息綜合處理、二三維交通態(tài)勢顯示、WEB交通態(tài)勢顯示、交通態(tài)勢評估與告警、CCTV接力跟蹤、流程化應急事件處置等，應用系統(tǒng)層則構建了國產(chǎn)智慧船舶交通管理系統(tǒng)的系列化產(chǎn)品，包括港口型、航道型和區(qū)域聯(lián)網(wǎng)船舶交通管理系統(tǒng)等，系統(tǒng)技術架構如下圖所示：

系統(tǒng)技術架構的核心是基礎支撐層，虛擬化平臺將基礎設施中的計算資源、存儲資源和網(wǎng)絡資源予以抽象、轉換，打破實體結構間的障礙，更好的合理利用資源，且獲得更強大、更富活力、更具彈性的特點。服務支撐用來統(tǒng)一管理分布式虛擬資源，通過服務總線為應用的分布式運行部署提供可靠的運行支撐環(huán)境，為服務調(diào)用者和服務提供者之間的交互提供服務尋址、負載均衡的能力，使得服務調(diào)用者透明調(diào)用不同服務。應用支撐服務由地理信息、信息傳輸和記錄回訪等共性服務構成，能為上層應用功能提供基礎的、共性的服務能力[1]。

3.軟件技術架構

系統(tǒng)采用C/S、B/S混合架構。C/S架構主要用于實現(xiàn)水上目標動態(tài)處理和二三維一體化顯示、交通態(tài)勢評估、交通態(tài)勢告警、攝像頭接力跟蹤等，該部分功能對于時效性要求較強；B/S架構主要用于VTS系統(tǒng)的信息管理（MIS）等。

為了實現(xiàn)VTS和MIS之間的聯(lián)動，建立了適用于C/S與B/S兩種體系架構的通信機制和消息注冊訂閱機制。軟件技術架構如下圖：

4.系統(tǒng)網(wǎng)絡架構

國產(chǎn)VTS系統(tǒng)涉及的通信網(wǎng)絡主要包括海事和港口專網(wǎng)、萬維網(wǎng)、無線通信網(wǎng)絡、視頻網(wǎng)絡等，通過安全隔離設備將各網(wǎng)系接入海事專網(wǎng)。

海事專網(wǎng)包括雷達錄取設備、分支海事局的操作終端、工作臺、VTS工作臺位、海事衛(wèi)星、北斗、VHF、AIS、海事數(shù)據(jù)中心、AIS中心、CCTV、水文氣象等終端；無線通信網(wǎng)絡包括北斗、VHF、AIS等無線通信設備；視頻網(wǎng)絡包括圖形拼接器、大屏顯示系統(tǒng)、視頻采集器等設備。

5. 系統(tǒng)信息處理架構

為了對大容量水上目標數(shù)據(jù)進行實時計算、存儲、訪問等相關處理，VTS系統(tǒng)運用了并行計算、多維空間索引等技術，兩臺服務器能并行處理三萬批水上目標，每分鐘處理60萬點，并且通過靈活擴展構建服務器集群，大大提升了水上目標處理能力。該架構特別適應交通流量大、通航密度高的港口，如上海、香港、新加坡等地。

VTS系統(tǒng)可基于交通流量的階段性統(tǒng)計結果，自動將VTS覆蓋水域劃分成多個處理區(qū)域，并在處理區(qū)域間設定交接區(qū)，來實現(xiàn)水上目標穿越不同區(qū)域時的身份標識、運動要素等信息的一致性處理。其中Pi（i=1，2，…，n）負責對區(qū)域i的數(shù)據(jù)進行融合處理；Pi（i+1）（i=1，2，…，n-1）負責對Pi和P（i+1）交接區(qū)目標進行仲裁，確保水上目標穿越不同區(qū)域時的身份標識、運動要素等信息的一致；PA負責對Pi和Pi（i+1）處理結果數(shù)據(jù)進行管理，同時負責與另一個VTS節(jié)點的數(shù)據(jù)進行跨區(qū)自動交接。

6.總結

回眸過去、展望未來，國產(chǎn)智慧船舶交通管理系統(tǒng)項目團隊將繼續(xù)以實際行動踐行軍民融合國家戰(zhàn)略，緊密結合“智慧海事”發(fā)展需求，持續(xù)提升系統(tǒng)智慧化水平，更好的服務智慧交通發(fā)展和海洋強國戰(zhàn)略。

參考文獻：

[1] 陳黎明.高鋒.海軍作戰(zhàn)指揮軟件構件化【J】.指揮信息系統(tǒng)與技術，2018，第一期：1-7