船舶自動駕駛系統的數據庫構建分析

王馨樂

摘 要 自動駕駛系統的本質是智能化控制，其在汽車、船舶等方面已經得到了較為廣泛的應用，而伴隨著計算機系統的發展，自動駕駛系統的功能越發完善，各類控制數據也在持續增長，想要實現對于數據信息的高效處理，需要建立起相應的數據庫系統。本文就船舶自動駕駛系統的數據庫構建進行了分析，希望能夠為船舶自動駕駛系統的穩定可靠運行提供良好支撐。

關鍵詞 船舶;自動駕駛系統;數據庫

前言

信息化系統飛速發展背景下，船舶自動化控制系統變得越發完善，可以實現無人自動駕駛功能，有效減輕船員壓力的同時，也能夠更好的保障船舶的航行安全。不過，想要確保自動化系統的正常運轉，需要有可靠的數據庫系統負責端口數據的收發和存儲工作，現階段，船舶自動駕駛系統數據庫采用的多數分布式數據庫結構，每一個設備都有著各自對應的控制端，可以對部分全局數據進行操作，選出最優路徑傳輸給客戶端。

1船舶自動駕駛系統

船舶自動駕駛系統的核心是導航系統，可以借助計算機網絡實現對于矢量動力系統的有效控制，完成船舶的無人自動駕駛。為了保證自動駕駛系統的運行效果，在系統中設置了多個傳感器控制，比較常見的包括水流速度傳感器、水流方向傳感器、風力監控傳感器等，這些傳感器在實現自動駕駛功能方面有著不容忽視的功能[1]。羅經儀、AIS系統、GPS系統等都屬于導航系統中的設備，借助數據庫管理系統以及相應的數據處理軟件，能夠在多個平臺中，對航跡以及電子海圖進行實時顯示，同時也能夠依照相應的傳感變量，完成設備參數的反饋調節工作，保證自動駕駛的效果。

2船舶自動駕駛系統數據庫構建

2.1 數據庫結構設計

在對船舶自動駕駛系統數據庫的結構進行設計時，要求數據庫中必須包含幾個PID分類目錄[2]：一是結合系統需求，適當增加自動舵調節算法以及相應的通信，做好數據庫收發數據的監控管理工作，實現對于舵角的自動調節;二是PID節點監控程序的設置，對于船舶自動駕駛系統而言，PID是核心所在，其會對系統運行的穩定性產生直接影響，必須得到足夠的重視，設置相應的監控子數據庫服務;三是狀態估計單元能夠實現相應的信息交流以及人機交互功能，使得船員可以借助儀表數據，實時掌握自動駕駛系統的運行狀態，對其中可能存在的問題進行處理。

2.2 數據庫E-R設計

對于船舶自動駕駛系統而言，其數據庫采用的一般都是分布式結構，在數據存儲網絡中設置有對應的數據查詢和數據管理算法，物理層面處于獨立狀態的數據庫可以借助相應的中心處理器實現邏輯統一，保證了數據信息訪問的透明性以及存儲的安全性[3]。分布式數據庫有著良好的擴展性，伴隨著系統規模的不斷擴大，很多設備中的接口都會出現不兼容的問題，分布式數據庫能夠針對原始數據進行加工，然后配合局域特定算法來統一數據格式，并將其交給中心處理系統統一進行處理，對存在的問題進行解決。

數據庫概念收集一般都會采用E-R圖表示，其能夠從用戶的實際需求出發，依照數據字典目錄以及相應的邏輯豫劇，將各種數據關系轉化為邏輯關系。在分布式數據庫E-R設計環節，需要做好數據信息的收集和整理，就每一種數據類型的屬性進行標記，找出存在的邏輯關系，然后得到E-R圖，通過這樣的方式，能夠將船舶自動駕駛系統中的實物網絡抽象成基于數據庫的組織架構。

2.3 數據庫接口設計

對于分布式數據庫系統而言，數據讀寫功能非常關鍵，而接口是實現數據交換機傳輸的核心模塊，在針對自動駕駛系統的數據庫接口進行設計時，需要在所有子數據庫系統中，采用統一標準的訪問協議及控制算法，確保通用數據接口能夠具備較強的兼容性，能夠滿足大容量數據的傳輸需求。在數據庫接口設計中，數據主要是借助通用型的BUS實現傳輸，每一個設備前端都設置有統一驅動模塊，所有針對DBMS數據庫的數據訪問，都需要經由中間級網絡進行傳輸，物理上則需要做到分布獨立，這樣即便是出現個別驅動故障或者設備模塊故障，也不會對系統整體的邏輯產生很大影響，保證系統可以正常工作。

數據接口需要具備兩個顯著功能，一是數據處理功能，這也是其基礎功能所在。船舶自動駕駛系統在運行中，會產生大量的實時數據，這些數據信息必須經過簡單處理才能夠存儲到數據庫中，在這種情況下，數據接口不僅需要具備基本的數據存取功能，還應該具備數據查詢、數據更新、數據優先級排序等功能;二是兼容性，接口需要與設備直接連接，實現與多種設備接口的順利連接，實現數據的快速交換，而考慮設備及數據類型眾多，想要在硬件條件固定的情況下達成上述目標，可以借助相應的編程算法來完成接口控制類型的轉換工作，確保其能夠同時實現與多種類型設備間的信息交換。例如，可以選擇MSSQL大型關系數據庫，其本身能夠實現對于大量接口的實時監控，同時具備負載均衡、系統監控等功能，有著良好的兼容性，能夠與導航設備和自動舵設備兼容，配合安全的通信協議，保證了數據信息的安全性。

2.4 軟件實現

數據庫管理平臺的軟件設計應該以管理模塊為中心，設置數據采集模塊、數據輸入模塊等，實現對于數據信息的實時查詢和處理。

3結束語

總而言之，伴隨著科學技術的快速發展，自動駕駛系統得到了越發廣泛的應用，對于數據庫系統的功能提出了更高的要求，技術人員應該重視起來，從船舶自動駕駛系統的運行需求出發，做好數據庫的設計構建，推動自動駕駛系統的有效運用和長遠發展。

參考文獻

[1] 周文偉，朱龍，趙云偉，等.機車自動駕駛系統人機交互設計與應用[J].機車電傳動，2020（1）：53-57，64.

[2] 楊鵬，姚成，李曉偉，等.基于純電動城市客車平臺的自動駕駛系統研究[J].客車技術與研究，2019，41（6）：1-4.

[3] 胡潔.基于仿人智能控制的無人船自動駕駛系統的研究[J].艦船科學技術，2017，39（7x）：46-48.