一种基于多网融合的船舶监管系统及其数据交换方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多网融合的船舶监管系统及其数据交换方法，系统包括船载子系统、岸基子系统和通信子系统；船载子系统包括第一终端设备、第一功能模块、第一数据库和第一通信模块四个部分；岸基子系统包括第二终端设备、第二功能模块、第二数据库、服务器、网关、基站和第二通信模块；通信子系统包括AIS网络、3/4G网络和WiFi网络，用于实现船与船、船与岸之间的通信链接。该系统利用网格定位的方法对船舶进行动态分组，以及解决在不同网络架构下，船舶的船载AIS设备、移动终端和岸基系统之间如何进行通信的问题，实现对船舶的全面监管和信息服务。

A ship supervision system based on multi network fusion and data exchange method thereof

The invention discloses a method for switching vessel monitoring system of multi network integration and data based on the system includes onboard subsystem, base subsystem and communication subsystem; onboard subsystem of four parts including the first terminal, the first function module, a first database and a first communication module; base subsystem includes second terminal equipment second, second function modules, database, server, gateway, base station and the second communication module; communication subsystem including AIS network, 3/4G network and WiFi network is used to realize the communication link between ship and ship, ship and shore. The method of positioning system based on grid dynamic grouping on the ship, and solve in different network architecture, how to load between AIS devices, mobile terminals and base system communication of the ship, the ship to achieve a comprehensive regulatory and information services.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多网融合的船舶监管系统及其数据交换方法
本专利技术涉及船舶通信领域，具体的说，是涉及一种结合路由选择算法，以公网和AIS网络进行船—船、船-岸之间通信的多网融合的船舶监管系统及其数据交换方法。
技术介绍
随着科学技术的发展和人们需求的提高，航行中的船舶相互之间、船舶与岸上相关部门之间通信的方式越来愈多，交流信息种类的需求也越来越丰富。AIS(船舶自动识别系统)是工作在VHF海上波段的船舶和基站广播系统，可以同其他船舶和基站的AIS设备互相收发诸如船舶识别信息、船位经纬度、航向、航速等船舶信息。《国际海上人命安全公约》(SOLAS)第五章修订草案中对船舶配置AIS设备提出了具体要求。AIS能够帮助岸基监管系统实现对船舶的监管，提高船舶的航行安全，减少船舶碰撞的可能性，而且能够帮助搜救船更好、更快地完成海上救助任务。船舶移动adhoc网络(ShippingMobileAdhocnetwork，SMANET)已成为船舶自组网研究中的热点问题之一。与单个船只相比，SMANET通过多船合作具有更强的容错性和适应性，船舶在航行中可以形成动态网络，各船之间可以通过网络进行信息的交换，从而提高环境认知能力，保障航行安全。通过在现有AIS终端中添加最小数量的网络控制信息，利用启发式方法解析网络控制信息，使载有AIS终端的船舶具备自组网功能，能够与网络中任意AIS终端建立通信链路，交换信息。上述方法成功建立了船载AIS设备之间通信链接，但是，根据相关规定，还有部分船舶未强制安装AIS设备，无法与AIS设备进行信息的交换，造成了船舶监管障碍，威胁了船舶航行安全。目前国内外的研究主要包括：船舶adhoc系统的底层结构协调机制；船舶adhoc系统的场景应用研究；基于位置信息的路由算法及其在船舶系统中的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于多网融合的船舶监管系统及其数据交换方法，该系统利用网格定位的方法对船舶进行动态分组，以及解决在不同网络架构下，船舶的船载AIS设备、移动终端和岸基系统之间如何进行通信的问题，实现对船舶的全面监管和信息服务。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于多网融合的船舶监管系统，包括船载子系统、岸基子系统和通信子系统；所述船载子系统包括第一终端设备、第一功能模块、第一数据库和第一通信模块四个部分；所述第一终端设备包括第一PC端、第一移动终端、船载AIS设备、第一视频电话、第一显示终端和VHF无线电话，第一终端设备用于实现对信息的编辑和数据可视化显示，实现语音通话和视频会议功能，实现与岸基AIS、其他船载AIS设备的数据交换；所述第一功能模块为动态分组模块、第一路由选择模块、第一统一通信模块、第一信息管理模块、信息采集模块、第一预警管理模块、信息可视化模块、WiFi识别模块和定位模块；所述第一数据库由用于存储本船及其他船舶信息的第一船舶信息数据库构成；所述第一通信模块包括第一VHF模块、第一3/4G模块和第一WiFi模块；所述第一VHF模块用于实现船载AIS设备的通信需求；所述第一3/4G模块用于实现所述第一移动终端与岸基设备之间的通信链接；所述第一WiFi模块用于实现同一局域网下第一移动终端的数据交换；所述岸基子系统包括第二终端设备、第二功能模块、第二数据库、服务器、网关、基站和第二通信模块；所述第二终端设备包括第二PC端、第二移动终端、岸基AIS、第二视频电话和第二显示终端，第二终端设备用于实现对信息的编辑和数据可视化显示，实现语音通话和视频会议功能，实现与船载AIS设备的信息交换；所述第二功能模块包括船舶监控模块、第二路由选择模块、第二统一通信模块、第二信息管理模块、信息处理模块和第二预警管理模块；所述第二数据库由第二船舶信息数据库和船舶位置信息数据库构成，所述第二船舶信息数据库用于存储船载AIS设备发送的船舶信息，所述船舶位置信息数据库用于存储第一移动终端发送的船舶信息；所述服务器包括海事内网船舶信息服务器、公网船舶信息服务器和通信交换服务器；所述网关为VHF语音网关，用于实现所述VHF无线电话与第二视频电话统一通信功能；所述基站包括移动通信基站和VHF基站，用于为3/4G网络、WiFi网络和VHF网络接收和发送信号；所述第二通信模块包括第二VHF模块、第二3/4G模块和第二WiFi模块；所述第二VHF模块用于实现岸基AIS与船载AIS设备之间的通信需求，所述第二3/4G模块用于实现第一移动终端与岸基设备之间的通信链接，所述第二WiFi模块用于实现同一局域网下第二移动终端的数据交换；所述通信子系统包括AIS网络、3/4G网络和WiFi网络，用于实现船与船、船与岸之间的通信链接。所述动态分组模块运用mesh网络结构，采用云计算模式，自动计算船舶所在的船舶区域网格，通过网格定位实现快速分组，确定需要交换数据的船舶分组；所述第一路由选择模块采用基于船舶位置信息的AODV路由协议进行船舶路由表的动态更新；所述第一统一通信模块用于实现音频通话、语音留言、视频通话、视频留言、线上会议、PTT音频通话、紧急报警、通讯垂直调度和通讯调度功能；所述第一信息管理模块包括船舶信息的管理和信息的发送与接收；所述信息采集模块包括船舶基本信息、水文信息和其他船舶信息的收集；所述第一预警管理模块包括航行警告、水文气象警告、避碰信息、船舶智能报警的提醒；所述信息可视化模块是指对船舶接收到的信息进行处理，实现信息的可视化显示；所述WiFi识别模块是指第一移动终端在进行数据交换时，对所处WiFi网络进行识别，在处于同一个WiFi时，利用socket协议进行数据交换；所述定位模块用于对船舶位置信息的采集。所述海事内网船舶信息服务器用于访问包括船载AIS设备发送的船舶信息和第一移动终端发送的船舶信息；公网船舶信息服务器用于访问通过3/4G网络和WiFi网络发送的船舶信息；所述通信交换服务器通过对网络协议进行转换，提供AIS网络、3/4G网络和WiFi网络不同架构的网络之间的通信。所述船舶监控模块用于分析船舶计划航线和航行信息，并作出决策实现对船舶的监管；所述第二路由选择模块通过对船舶位置信息分析，以确定岸基子系统进行信息播发的船舶；所述第二统一通信模块用于实现音频通话、语音留言、视频通话、视频留言、线上会议、PTT音频通话、紧急报警、通讯垂直调度和通讯调度功能；所述第二信息管理模块包括对岸基子系统内信息的管理；所述信息处理模块通过对岸基子系统接收到的信息进行处理，转换成相应播发系统要求的格式，形成有益于船舶航行的信息服务；所述第二预警管理模块用于实现船舶智能预警、船舶避碰功能、水文气象预警和自动提醒功能。一种基于多网融合的船舶监管系统的船舶间的数据交换方法，包括以下步骤：(1)载有船载AIS设备的船舶请求与其它船舶进行数据交换；(2)通过第一船舶信息数据库，获取周围船舶的位置信息；(3)运用mesh网络结构，采用云计算模式，自动计算船舶所在的船舶区域网格，通过网格定位实现快速分组，确定需要交换数据的船舶分组；(4)采用基于船舶位置信息的AODV路由协议进行船舶路由表的动态更新，进行路由选择；(5)判断进行数据交换的船舶是否载有船载AIS设备；(6)若载有船载AIS设备，则利用VHF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多网融合的船舶监管系统，其特征在于，包括船载子系统、岸基子系统和通信子系统；所述船载子系统包括第一终端设备、第一功能模块、第一数据库和第一通信模块四个部分；所述第一终端设备包括第一PC端、第一移动终端、船载AIS设备、第一视频电话、第一显示终端和VHF无线电话，第一终端设备用于实现对信息的编辑和数据可视化显示，实现语音通话和视频会议功能，实现与岸基AIS、其他船载AIS设备的数据交换；所述第一功能模块为动态分组模块、第一路由选择模块、第一统一通信模块、第一信息管理模块、信息采集模块、第一预警管理模块、信息可视化模块、WiFi识别模块和定位模块；所述第一数据库由用于存储本船及其他船舶信息的第一船舶信息数据库构成；所述第一通信模块包括第一VHF模块、第一3/4G模块和第一WiFi模块；所述第一VHF模块用于实现船载AIS设备的通信需求；所述第一3/4G模块用于实现所述第一移动终端与岸基设备之间的通信链接；所述第一WiFi模块用于实现同一局域网下第一移动终端的数据交换；所述岸基子系统包括第二终端设备、第二功能模块、第二数据库、服务器、网关、基站和第二通信模块；所述第二终端设备包括第二PC端、第二移动终端、岸基AIS、第二视频电话和第二显示终端，第二终端设备用于实现对信息的编辑和数据可视化显示，实现语音通话和视频会议功能，实现与船载AIS设备的信息交换；所述第二功能模块包括船舶监控模块、第二路由选择模块、第二统一通信模块、第二信息管理模块、信息处理模块和第二预警管理模块；所述第二数据库由第二船舶信息数据库和船舶位置信息数据库构成，所述第二船舶信息数据库用于存储船载AIS设备发送的船舶信息，所述船舶位置信息数据库用于存储第一移动终端发送的船舶信息；所述服务器包括海事内网船舶信息服务器、公网船舶信息服务器和通信交换服务器；所述网关为VHF语音网关，用于实现所述VHF无线电话与第二视频电话统一通信功能；所述基站包括移动通信基站和VHF基站，用于为3/4G网络、WiFi网络和VHF网络接收和发送信号；所述第二通信模块包括第二VHF模块、第二3/4G模块和第二WiFi模块；所述第二VHF模块用于实现岸基AIS与船载AIS设备之间的通信需求，所述第二3/4G模块用于实现第一移动终端与岸基设备之间的通信链接，所述第二WiFi模块用于实现同一局域网下第二移动终端的数据交换；所述通信子系统包括AIS网络、3/4G网络和WiFi网络，用于实现船与船、船与岸之间的通信链接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于多网融合的船舶监管系统，其特征在于，包括船载子系统、岸基子系统和通信子系统；所述船载子系统包括第一终端设备、第一功能模块、第一数据库和第一通信模块四个部分；所述第一终端设备包括第一PC端、第一移动终端、船载AIS设备、第一视频电话、第一显示终端和VHF无线电话，第一终端设备用于实现对信息的编辑和数据可视化显示，实现语音通话和视频会议功能，实现与岸基AIS、其他船载AIS设备的数据交换；所述第一功能模块为动态分组模块、第一路由选择模块、第一统一通信模块、第一信息管理模块、信息采集模块、第一预警管理模块、信息可视化模块、WiFi识别模块和定位模块；所述第一数据库由用于存储本船及其他船舶信息的第一船舶信息数据库构成；所述第一通信模块包括第一VHF模块、第一3/4G模块和第一WiFi模块；所述第一VHF模块用于实现船载AIS设备的通信需求；所述第一3/4G模块用于实现所述第一移动终端与岸基设备之间的通信链接；所述第一WiFi模块用于实现同一局域网下第一移动终端的数据交换；所述岸基子系统包括第二终端设备、第二功能模块、第二数据库、服务器、网关、基站和第二通信模块；所述第二终端设备包括第二PC端、第二移动终端、岸基AIS、第二视频电话和第二显示终端，第二终端设备用于实现对信息的编辑和数据可视化显示，实现语音通话和视频会议功能，实现与船载AIS设备的信息交换；所述第二功能模块包括船舶监控模块、第二路由选择模块、第二统一通信模块、第二信息管理模块、信息处理模块和第二预警管理模块；所述第二数据库由第二船舶信息数据库和船舶位置信息数据库构成，所述第二船舶信息数据库用于存储船载AIS设备发送的船舶信息，所述船舶位置信息数据库用于存储第一移动终端发送的船舶信息；所述服务器包括海事内网船舶信息服务器、公网船舶信息服务器和通信交换服务器；所述网关为VHF语音网关，用于实现所述VHF无线电话与第二视频电话统一通信功能；所述基站包括移动通信基站和VHF基站，用于为3/4G网络、WiFi网络和VHF网络接收和发送信号；所述第二通信模块包括第二VHF模块、第二3/4G模块和第二WiFi模块；所述第二VHF模块用于实现岸基AIS与船载AIS设备之间的通信需求，所述第二3/4G模块用于实现第一移动终端与岸基设备之间的通信链接，所述第二WiFi模块用于实现同一局域网下第二移动终端的数据交换；所述通信子系统包括AIS网络、3/4G网络和WiFi网络，用于实现船与船、船与岸之间的通信链接。2.根据权利要求1所述一种基于多网融合的船舶监管系统，其特征在于，所述动态分组模块运用mesh网络结构，采用云计算模式，自动计算船舶所在的船舶区域网格，通过网格定位实现快速分组，确定需要交换数据的船舶分组；所述第一路由选择模块采用基于船舶位置信息的AODV路由协议进行船舶路由表的动态更新；所述第一统一通信模块用于实现音频通话、语音留言、视频通话、视频留言、线上会议、PTT音频通话、紧急报警、通讯垂直调度和通讯调度功能；所述第一信息管理模块包括船舶信息的管理和信息的发送与接收；所述信息采集模块包括船舶基本信息、水文信息和其他...

【专利技术属性】
技术研发人员：张安民，杜佳芸，张永兵，宁一伟，欧阳知雨，刘禹，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12