基于RFID&BDS的船舶進出港管理及監控系統的研究

(1.福州大學物理與信息工程學院 福建 福州 350108;2.福建省樞建通信技術有限公司 福建 福州 350002)

一、引言

隨著信息技術的不斷發展，漁政管理理應走上信息化道路，實現船舶進出港簽證的信息化管理，解決傳統管理方式中簽證人員和執法人員不足的問題。但政策法規如果缺乏適當的技術手段就會造成政策失靈，而數量有限的管理人員和落后的設備與技術會使得監管流于形式。因此，漁政管理部門迫切需要通過一種有效的技術手段，實現船舶進出港的實時自動監管，以增強監管手段，而自動識別技術、船位監測技術和地理信息系統技術的綜合應用可以為船舶進出港管理提供有效的解決方案。利用(RFID)自動識別技術實現船舶身份的自動識別，利用船位監測技術確定船舶的位置，再利用地理信息系統技術實現船舶進出港的空間表達。

我國船舶從上世紀九十年代中后期開始使用GPS在船舶上的應用多數是自主導航而不是船舶動態監控，采用GPS作為定位數據源多應用在以船舶為載體的自主導航上。而北斗作為我國自主研發的衛星導航系統，兼顧定位和通信功能，可以廣泛的應用在船舶、森林防火、環境監測等眾多行業。而衛星不受距離影響，全天候作業的特點，正好彌補了無線電移動通信的缺點。

二、研究基礎和相關技術

(一)研究基礎。本課題主要研究基于RFID和北斗技術的船舶進出港管理及監控的系統，通過該系統來提高現有港口信息化水平。

首先研究RFID技術與船舶進出港相關內容。對RFID、北斗技術的定義、組成部分和工作原理，以及船舶進出港方案、RFID技術在船舶進出港中的應用模式進行深入的學習、分析。

其次根據對船舶進出港管理與監控進行詳細的需求分析，提出基于RFID及北斗技術的船舶進出港管理與監控的系統架構設計、系統流程設計、系統網絡結構設計、系統安全性及RFID以及北斗網絡通信協議設計。

最后研究GIS相關技術，并將其應用于船舶進出港的管理及監控，從而實現簡單有效直觀的對船舶的管理及監控。

(二)相關技術與設計

1.RFID技術。RFID技術又稱為無線射頻識別，它通過無線射頻的方式進行非接觸、雙向數據通信對目標進行識別。RFID技術的基本工作原理是當標簽進入磁場以后，接收讀卡器發出的射頻信號，依靠感應電流獲得的能量發送出存儲在標簽芯片中的信息，或者是標簽主動發送出一定頻率的信號，讀卡器讀取信號并解碼后，發送到后臺信息系統數據庫中進行數據處理。

2.北斗衛星導航系統。北斗衛星導航系統(BDS)是中國自主研發的全球衛星導航定位系統，歷經30多年的發展，現在已經可以覆蓋亞太地區，預計2020年左右建設成為覆蓋全球的北斗衛星導航系統。北斗衛星導航系統成為全球定位系統的四大供應商之一。2014年11月23日，國際海事組織海上安全委員會審議通過了對北斗衛星導航系統認可的航行安全通函，北斗衛星導航系統正式獲得了面向海事應用的國際合法地位。

3.北斗短報文通信技術。北斗衛星導航系統的 RDSS(Radio Determination Satellite Service)短報文通信功能，通過北斗多卡通信終端(以下簡稱多卡機)，將工程船舶實時工況信息遠程傳輸至陸上數據庫的衛星通信系統。短報文通信是指衛星移動終端和北斗衛星或北斗地面服務站之間能夠直接通過衛星信號進行雙向的信息傳遞，通信以短報文(類似手機通訊的短信息)為傳輸基本單位，設備的短報文通信頻度及長度由授權的北斗用戶卡決定。系統設計使用北斗 RDSS 系統 3 類非加密用戶卡，該類卡最快每分鐘傳送一次短報文，報文長度為 78.5 B。

4.網絡結構設計

5.系統流程設計

三、重點關注與擬解決的問題

1、根據船舶所處位置實現RFID及北斗通信通道自動切換

2、RFID及北斗通信網關的數據并發能力

3、根據通信數據通過算法分析船舶進出港狀態

四、本課題特色與創新之處

1、通過將RFID船舶進出港管理系統與北斗通信網絡融合，提高船舶有效管理距離和船舶有效定位，并擴展管理功能。

2、首創性地將船舶身份識別、船舶進出港管理、船員救助結合在一套系統中，最大程度實現了產品的復用，降低實施成本。

3、為了達到RFID與北斗的融合，從硬件、軟件、數據協議上實現更好的融合效果。