一种用于信道调度的船舶VDES通信系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于信道调度的船舶VDES通信系统及方法，本系统包括船舶通信系统和卫星通信系统，所述的船舶通信系统，包括第一控制模块、采集模块和第一传输模块，所述的卫星通信系统，包括第二控制模块、第二传输模块和信道管理模块。本发明专利技术通过卫星系统基于当前时刻的业务数及业务种类，提前预测下一时刻的业务数及业务种类，并基于当前预测结果规划下一时刻各业务所需的时隙数。同时，为紧急业务提供充分的信道支持。在船舶需要向卫星发送紧急信号时，该VDES系统星地信道的调度分配方式可以发挥关键性的作用。

A ship vdes communication system and method for channel scheduling

【技术实现步骤摘要】
一种用于信道调度的船舶VDES通信系统及方法
本专利技术涉及船舶海事领域，尤其涉及一种用于信道调度的船舶VDES通信系统及方法。
技术介绍
E-navigation是由国际海事组织IMO为提高船-船、船-岸间的的信息交互与沟通交流而制定的海上战略。由IMO定义的E-navigation为“通过电子信息方式，整合现有的和新的导航设备，特别是电子设备，在船上和岸上收集、综合和显示海事信息，以增强船舶从泊位到泊位的全程航行、海上服务、安全和安保功能，更好的保护海洋环境，提高航行安全和效率”。E-navigation在很长一段时间内是由AIS来完成，而AIS仅为设备提供10～20海里的通信范围。且随着船只的增多，AIS也较难胜任海事船只通信的任务。VDES(VHFDataExchangeSystem)是在现有AIS通信技术基础上，为进一步满足国际海事组织IMO主导的e-航海战略船-船、船-岸间数据交换需要而开发的海上宽带数字通信系统。VDES系统对于海上信息服务具有重要价值和意义。为解决船舶自动识别系统AIS链路负荷过载的问题，它在前一代AIS的基础上增加了特殊应用信息ASM和甚高频数据交换VDE。在VDES中，卫星系统的加入为VDES的功能实现提供了更多的可能。而在星地链路中，基于TDMA的多址方式，时隙预约冲突率是一项重要的系统指标。为规避因时隙预约冲突而导致的各种问题，提前预测下一时刻的业务数及业务种类十分必要。基于预测结果，提前规划好各业务所需要的时隙，并充分为紧急业务提供服务，能极大的提高通信效率以及减少时隙冲突。现有技术中存在以下缺陷：(1)当船舶有紧急业务需要提前处理时，会发生信道拥堵，处理过慢；(2)因产生时隙预约冲突而导致各种问题的发生；(3)当船舶发送的紧急业务的数量大于信道数量时，会导致信道拥堵，紧急业务无法及时处理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出一种用于信道调度的船舶VDES通信系统及方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种用于信道调度的船舶VDES通信系统，船舶通信系统和卫星通信系统，所述的船舶通信系统，包括第一控制模块、采集模块和第一传输模块，所述的第一传输模块通过第一控制模块，将采集模块采集的普通业务和紧急业务发送至卫星通信系统；其中，所述的卫星通信系统，包括第二控制模块、第二传输模块和信道管理模块，所述的信道管理模块，通过第二控制模块，接收第二传输模块发送的船舶通信系统的业务信息，并对业务信道的分配进行管理；所述的信道管理模块包括业务分类服务器、业务预测模块、信道分配服务器、普通业务信道、紧急业务信道和待通信业务信道，所述的信道分配服务器，通过业务分类服务器对业务优先级分类，将分类后的业务再通过业务预测模块对下一时刻业务进行预测，按业务紧急程度进行信道分配；所述的紧急业务进入紧急业务信道进行通信；所述的普通业务进入普通信道进行通信；紧急业务较大时，对部分普通业务进行剔除，紧急业务通过剔除的普通业务空闲出的信道和紧急业务信道进行通信，剔除的普通业务进入待通信业务信道，等待紧急业务通信结束。所述的采集模块，用于采集船舶的业务组成业务集和提取业务的业务紧急程度、船舶状态、船舶类型、航行速度、航行方向、危险品信息、载人数目等业务参数信息。所述的业务分类服务器，通过设定的参数集与业务的参数信息进行比对，对业务进行分类，通过紧急程度将所有的紧急业务分类为高优先级，并将所有的普通业务分类为较高优先级、较低优先级和低优先级。所述的信道分配服务器，通过业务优先级进行信道分配。一种用于信道调度的船舶VDES通信方法，包括以下步骤：S1.船舶通信系统采集船舶的业务和业务的参数信息，并将采集信息发送至卫星通信系统；S2.卫星通信系统接收船舶通信系统发送的采集信息，采集信息通过第二控制模块进入；S3.业务分类服务器通过卫星系统中设置的参数集，对业务进行优先级划分；S4.业务预测模块通过森林随机算法构建分类树，并通过多个分类树的分类器来对下一时刻的业务进行预测；当紧急业务插入时，还包括步骤S5:基于紧急业务优先级最高的原则，对下一时刻的信道进行调整；所述的步骤S5，还包括以下子步骤：S501.当有W个紧急业务，超出预测结果且需要接入信道时，采用L个备用信道与之比较；当W≤L，此时备用信道满足紧急业务的需要，紧急业务依次接入备用信道；当W＞L,此时备用信道无法满足紧急业务的需要，有W-L个紧急业务需要信道接入，执行步骤S502；S502.牺牲优先级低的业务，具体为对优先级低的业务集，等概率随机剔除W-L个业务，该W-L个业务组成业务集J；S503.剔除后，W-L个紧急业务接入空闲的业务信道，进行通信；业务集J中的各业务所属终端，采用载波侦听时分多址的多址方式，侦听其在剔除前所属的信道是否空闲；S504.紧急业务通信结束后，剔除的业务重新接入其所属的信道。所述的步骤S4，包括以下子步骤：S401.生成多个样本业务集；S402.构建分类树，一个样本业务集用于构建一颗分类树；S403.通过多个分类树的分类器，对下一时刻的业务进行预测，下一时刻的业务通过每个分类树分类器的投票结果的简单多数投票法决定。本专利技术的有益效果：卫星系统基于当前时刻的业务数及业务种类，提前预测下一时刻的业务数及业务种类，并基于当前预测结果规划下一时刻各业务所需的时隙数。同时，为紧急业务提供充分的信道支持。在船舶需要向卫星发送紧急信号时，该VDES系统星地信道的调度分配方式可以发挥关键性的作用。附图说明图1为本专利技术系统结构框图；图2为本专利技术的方法流程框图；图3为本专利技术的步骤S4的方法流程框图；图4为本专利技术的步骤S5的方法流程框图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，先对照附图说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，一种用于信道调度的船舶VDES通信系统，船舶通信系统和卫星通信系统，所述的船舶通信系统，包括第一控制模块、采集模块和第一传输模块，所述的第一传输模块通过第一控制模块，将采集模块采集的普通业务和紧急业务发送至卫星通信系统；所述的卫星通信系统，包括第二控制模块、第二传输模块和信道管理模块，所述的信道管理模块，通过第二控制模块，接收第二传输模块发送的船舶通信系统的业务信息，并对业务信道的分配进行管理；所述的信道管理模块包括业务分类服务器、业务预测模块、信道分配服务器、普通业务信道、紧急业务信道和待通信业务信道，所述的信道分配服务器，通过业务分类服务器对业务优先级分类，将分类后的业务再通过业务预测模块对下一时刻业务进行预测，按业务紧急程度进行信道分配；所述的紧急业务进入紧急业务信道进行通信；所述的普通业务进入普通信道进行通信；紧急业务较大时，对部分普通业务进行剔除，紧急业务通过剔除的普通业务空闲出的信道和紧急业务信道进行通信，剔除的普本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于信道调度的船舶VDES通信系统，包括船舶通信系统和卫星通信系统，其特征在于，所述的船舶通信系统，包括第一控制模块、采集模块和第一传输模块，所述的第一传输模块通过第一控制模块，将采集模块采集的普通业务和紧急业务发送至卫星通信系统；/n所述的卫星通信系统，包括第二控制模块、第二传输模块和信道管理模块，所述的信道管理模块，通过第二控制模块，接收第二传输模块发送的船舶通信系统的业务信息，并对业务信道的分配进行管理；/n所述的信道管理模块包括业务分类服务器、业务预测模块、信道分配服务器、普通业务信道、紧急业务信道和待通信业务信道，所述的信道分配服务器，通过业务分类服务器对业务优先级分类，将分类后的业务再通过业务预测模块对下一时刻业务进行预测，按业务紧急程度进行信道分配；所述的紧急业务进入紧急业务信道进行通信；所述的普通业务进入普通信道进行通信；/n紧急业务较大时，对部分普通业务进行剔除，紧急业务通过剔除的普通业务空闲出的信道和紧急业务信道进行通信，剔除的普通业务进入待通信业务信道，等待紧急业务通信结束。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于信道调度的船舶VDES通信系统，包括船舶通信系统和卫星通信系统，其特征在于，所述的船舶通信系统，包括第一控制模块、采集模块和第一传输模块，所述的第一传输模块通过第一控制模块，将采集模块采集的普通业务和紧急业务发送至卫星通信系统；
所述的卫星通信系统，包括第二控制模块、第二传输模块和信道管理模块，所述的信道管理模块，通过第二控制模块，接收第二传输模块发送的船舶通信系统的业务信息，并对业务信道的分配进行管理；
所述的信道管理模块包括业务分类服务器、业务预测模块、信道分配服务器、普通业务信道、紧急业务信道和待通信业务信道，所述的信道分配服务器，通过业务分类服务器对业务优先级分类，将分类后的业务再通过业务预测模块对下一时刻业务进行预测，按业务紧急程度进行信道分配；所述的紧急业务进入紧急业务信道进行通信；所述的普通业务进入普通信道进行通信；
紧急业务较大时，对部分普通业务进行剔除，紧急业务通过剔除的普通业务空闲出的信道和紧急业务信道进行通信，剔除的普通业务进入待通信业务信道，等待紧急业务通信结束。


2.根据权利要求1所述的一种用于信道调度的船舶VDES通信系统，其特征在于，所述的采集模块，用于采集船舶的业务组成业务集和提取业务的业务紧急程度、船舶状态、船舶类型、航行速度、航行方向、危险品信息、载人数目等业务参数信息。


3.根据权利要求1所述的一种用于信道调度的船舶VDES通信系统，其特征在于，所述的业务分类服务器，通过设定的参数集与业务的参数信息进行比对，对业务进行分类，通过紧急程度将所有的紧急业务分类为高优先级，并将所有的普通业务分类为较高优先级、较低优先级和低优先级。


4.根据权利要求1所述的一种用于信道调度的船舶VDES通信系统，其特征在于，所述的信道分配服务器，通过业务优先级进行信道分配。


5.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩周安，尹森林，
申请(专利权)人：成都爱科特科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51