一种内河航道AIS信号监测系统与监测装置及监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种内河航道AIS信号监测系统与监测装置及方法，系统由AIS网络监控中心、无线网络和内河航道AIS信号监测装置构成，监测装置由嵌入式微处理器、AIS信号接收模块、MODEM模块、北斗/GPS模块、电源模块、太阳能充电组成。所述方法，在嵌入式微处理器中包含有监听对象配置表、数据表、异常表；装置收到AIS电文后，解码获得MMSI呼号，检查是否属于监测对象，如果是就保存装置的时间、位置和有关数据，并对MMSI呼号判断是否异常，按照协议组包数据上传到AIS网络监控中心。本发明专利技术有益效果是：沿内河航道部署的AIS信号监测装置，可对周围的AIS网络信号进行实施监测，为提高AIS服务质量提供依据。

An AIS Signal Monitoring System and Device for Inland Waterway and Its Monitoring Method

The invention relates to an inland waterway AIS signal monitoring system and a monitoring device and method. The system consists of an AIS network monitoring center, a wireless network and an inland waterway AIS signal monitoring device. The monitoring device consists of an embedded microprocessor, an AIS signal receiving module, a MODEM module, a Beidou/GPS module, a power supply module and a solar charging device. The method includes monitor object configuration table, data table and exception table in embedded microprocessor. After the device receives AIS message, it decodes and obtains MMSI call number, checks whether it belongs to the monitoring object, if it is, saves the device's time, location and related data, and judges whether the call number is abnormal, and uploads the data according to protocol package to AIS network monitoring center. The invention has the beneficial effect that the AIS signal monitoring device deployed along the inland waterway can monitor the surrounding AIS network signals and provide a basis for improving the service quality of AIS.

【技术实现步骤摘要】
一种内河航道AIS信号监测系统与监测装置及监测方法
本专利技术涉及一种水上交通AIS领域，特别是涉及一种内河航道AIS信号监测系统与监测装置及监测方法。
技术介绍
AIS是船舶自动识别系统(AutomaticIdentificationSystem)的缩写，它记录了船舶与船舶、与通航环境等之间的相互作用、相互影响的结果，已成为水上交通安全监管、船舶安全通航等应用最重要的技术依赖，2008年左右AIS开始在我国长江内河航道应用，并逐步延伸到船舶交通流信息采集、船舶行为监测、助航设施、航道工程应用、海事管理等方面。与水域开阔、通航条件好的海上航道AIS应用相比，内河AIS应用的环境明显较差，AIS通信可靠性更易受航道狭窄弯曲、大山多的恶劣自然条件、通信距离、船台数量、无线电环境等诸多因素的影响，狭窄的内河航道容易形成船舶密集，导致AIS网络负载加重、信道冲突严重，导致基于AIS数据的相关应用可靠性降低，同时也给船舶航行安全带来隐患；例如，根据2017年第3期第35卷《交通信息与安全》公开的“内河船舶AIS网络通信性能研究”研究表明：长江武汉段的AIS网络信道阻塞率最低的时刻在凌晨和夜晚，此时低速船和抛锚船较多，时隙冲突、时隙复用少，信道阻塞率最高的时刻在白天工作时间段，此时船舶数较多，时隙冲突、时隙复用较多。针对内河流域地理地形变化多样，如何在缺乏供电及有线传输网络的地区架设AIS基站提高整个流域的AIS信号覆盖效果，文献CN106101073A公开了一种内河岸基AIS船舶数据无线传输装置及传输方法，包括通信天线、太阳能电池板、蓄电池、GPRS通信模块、AIS数据过滤模块、AIS岸基接收机、防护箱、支撑杆，由AIS岸基接收机6接收的报文通过AIS数据过滤模块5压缩处理后，可大幅较少需要传输到监控中心的数据量，进而减少GPRS无线数据传输过程中产生的通信费用，在有限建设资金的情况下，可以在待监控内河两岸架设更多的接收基站；为保证AIS基站虚拟航标播发的连续性和完好性，满足虚拟航标导航的安全性和可靠性，文献CN106714209A提供一种AIS基站虚拟航标播发监测系统及方法，设罝AIS基站进行虚拟航标信号的播发，每个AIS基站采用多个发射机作为备机冗余，设置参考接收端对来自AIS基站的虚拟航标信号进行监测，并且将监测信息传回监控中心，在监控中心对参考接收端的接收质量和AIS基站的发射质量进行计算获取发射机的完好性评估数据，并根据完好性评估数据进行告警和主备发射机切换；文献CN103281099B专利技术了一种基于专用通道的AIS航标及通讯方法，实现了AIS航标的遥测遥控功能；避免了遥控遥测报文与船舶AIS电文的相互干扰，提高了AIS通信信道的利用率。但由于AIS没有完整的信息验证机制，目前主要依靠船载AIS巡查、AIS基站管理以及AIS服务器等综合应用平台来评估AIS网络特别是重要水域的AIS通信实际状况，如何能更为精确、及时地，实时监测内河航道特别是重要水域的AIS网络通信性能，特别是重要的AIS设施如AIS基站、AIS虚拟航标的网络覆盖情况，是深化AIS在内河航道应用必须解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种内河航道AIS信号监测系统与监测装置及监测方法，监测装置安装在内河航道重点水域的航标上，对本区域范围内AIS信号质量进行实时监测，以掌握重要AIS设施如基站、虚拟航标的信号覆盖情况，保障AIS网络的正常工作率。为达到上述目的，本专利技术的设计技术方案是：所述的内河航道AIS信号监测系统，由AIS网络监控中心、无线网络和AIS信号监测装置构成，其中AIS网络监控中心通过无线网络和AIS信号监测装置相连。所述的AIS信号监测装置，由嵌入式微处理器、AIS信号接收模块、MODEM模块、北斗/GPS模块、电源模块、太阳能充电模块组成，其中嵌入式微处理器分别和AIS信号接收模块、MODEM模块、北斗/GPS模块相连，太阳能充电模块和电源模块相连，电源模块分别和嵌入式微处理器、AIS信号接收模块、MODEM模块、北斗/GPS模块相连；所述的AIS信号监测装置，安装在重要区域的航标上，在AIS网络可及范围内可以有n个。所述AIS信号监测装置中的AIS信号接收模块，有双通道两个频段监听AIS网络的通讯情况，获得AIS电文，没有发射通道。所述AIS信号监测装置中的北斗/GPS模块，完成对本装置所在位置和时间的采集。所述AIS信号监测装置中的MODEM模块，完成和AIS监控中心的无线数据交换，接收下发报文并执行指令，上传数据。所述AIS信号监测装置中的嵌入式微处理器，存在有一个监听对象配置表AIS_OBJECT_CONFIG，由MMSI_ID字段、POLL_Time字段组成，指示监听对象的ID、电文周期等数据，具体如表1所示：所述AIS信号监测装置中的嵌入式微处理器，存在有一个监听对象数据表AIS_OBJECT_Data，由MMSI_ID字段、Data_Time字段、XYZ字段、AIS_Net字段组成，指示收到监听对象的MMSI呼号、AIS电文接收时间、AIS信号监测装置的当前位置及AIS网络指标等数据，具体如表2所示：所述AIS信号监测装置中的嵌入式微处理器，存在有一个监听对象异常表AIS_OBJECT_Fault，由MMSI_ID字段、Fault_Time字段、Fault_XYZ字段、AIS_Net字段组成，指示异常监听对象的MMSI呼号、记录异常的时间、AIS信号监测装置的当前位置AIS网络指标，具体如表3所示：所述AIS信号监测装置中的嵌入式微处理器，其中的定时器1的中断服务中按照设定周期，检查监听对象异常表AIS_OBJECT_Fault是否有数据记录，如果有则形成协议报文，通过无线网络上报发送到AIS网络监控中心。本专利技术所述的一种内河航道AIS信号监测方法，对内河航道AIS信号监测方法还包括了如下步骤：首先，当AIS信号监测装置中的AIS接收模块收到电文后发送给嵌入式微处理器，嵌入式微处理器根据AIS规范解码电文，只有符合规范的电文才获得电文中的MMSI呼号及有关数据，其次，在监听对象配置表AIS_OBJECT_CONFIG中检索遍历MMSI_ID字段，检查该MMSI呼号设备是否属于本装置的监测对象，如果是属于本终端监测对象，然后读取本装置北斗/GPS模块提供的时间、位置，将该监测对象MMSI呼号、本装置位置和收到AIS电文时间等形成数据记录，插入保存到监听对象数据表AIS_OBJECT_Data中，最后以监听对象配置表AIS_OBJECT_CONFIG中POLL_Time字段数据为依据，将监听对象数据表AIS_OBJECT_Data中该监听对象的最近两条数据记录之Data_Time字段数据相减操作，检查减法操作的结果是否符合约定周期，即不能大于这个约定电文周期时间，如果不符合，即超过了这个约定电文周期，则判断该监测对象发生一次异常，综合监测对象MMSI呼号、监测装置的位置和当前时间及其AIS网络指标数据等数据形成记录插入保存到监听对象异常表AIS_OBJECT_Fault。本专利技术所述的一种内河航道AIS信号监测方法，AIS网络监控中心通过无线网络向AIS信号监测装置下发指令报文，可以对监听对象配置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内河航道AIS信号监测系统与监测装置，其特征在于：1)系统由AIS网络监控中心、无线网络和AIS信号监测装置构成，其中AIS网络监控中心通过无线网络和AIS信号监测装置相连；2)AIS信号监测装置由嵌入式微处理器、AIS信号接收模块、MODEM模块、北斗/GPS模块、电源模块、太阳能充电模块组成，其中嵌入式微处理器分别和AIS信号接收模块、MODEM模块、北斗/GPS模块相连，太阳能充电模块和电源模块相连，电源模块分别和嵌入式微处理器、AIS信号接收模块、MODEM模块、北斗/GPS模块相连。

【技术特征摘要】
1.一种内河航道AIS信号监测系统与监测装置，其特征在于：1)系统由AIS网络监控中心、无线网络和AIS信号监测装置构成，其中AIS网络监控中心通过无线网络和AIS信号监测装置相连；2)AIS信号监测装置由嵌入式微处理器、AIS信号接收模块、MODEM模块、北斗/GPS模块、电源模块、太阳能充电模块组成，其中嵌入式微处理器分别和AIS信号接收模块、MODEM模块、北斗/GPS模块相连，太阳能充电模块和电源模块相连，电源模块分别和嵌入式微处理器、AIS信号接收模块、MODEM模块、北斗/GPS模块相连。2.根据权利要求1所述的一种内河航道AIS信号监测系统与监测装置，其特征在于所述AIS信号监测装置中的AIS信号接收模块，有双通道两个频段监听AIS网络的通讯情况，没有发射通道。3.一种内河航道AIS信号监测方法，其特征在于：(1)所述AIS信号监测装置中的AIS接收模块收到电文后发送给嵌入式微处理器，嵌入式微处理器解码获得MMSI呼号及有关数据，然后在监听对象配置表中检查该MMSI呼号设备是否属于本装置的监测对象；(2)如果是本装置监测对象，读取本装置北斗/GPS模块提供的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴允平，潘明阳，王廷银，苏伟达，李汪彪，赵德鹏，吴钦缘，
申请(专利权)人：福建师范大学，大连海事大学，
类型：发明
国别省市：福建,35