徐 忠，萬載東

(江蘇南通海事局，江蘇 南通 226004)

0 引言

AIS從開始發(fā)展到在船舶上強(qiáng)制安裝執(zhí)行，經(jīng)過了十余年的時間，目前AIS正處于實施和進(jìn)一步發(fā)展成熟的階段。1998年美國海岸警衛(wèi)隊與ROSS公司合作組建了新一代的AIS示范點。2000年荷蘭建設(shè)了“荷蘭內(nèi)河船舶信息顯示與監(jiān)控系統(tǒng)(INDRIS)”項目，該項目由12個AIS基站和30個AIS船站組成，此系統(tǒng)已投入運行并且效果良好。2005年Helsinki委員會宣布波羅的海AIS海上公共交通監(jiān)控系統(tǒng)全面投入使用。中國從2005年開始，至2010年建設(shè)了全面覆蓋中國沿海和內(nèi)河主要航道的AIS基站系統(tǒng)，對我國船舶實時動態(tài)監(jiān)控和管理及區(qū)域船舶航行安全發(fā)揮了重要作用。

1 AIS電文解析軟件系統(tǒng)功能

為了從AIS基站或設(shè)備中獲得周圍船舶實時動態(tài)信息，需要對接收到的AIS電文進(jìn)行解析，按照標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議從中解析所需要的信息數(shù)據(jù)。本文研究中，采用了軟件編程解析技術(shù)。該軟件首先從AIS的串口接收數(shù)據(jù)，并根據(jù) IEC 61162-1協(xié)議提取 ITURM.1371電文，然后根據(jù)ITU-RM.1371封裝電文內(nèi)容提取所需要的船舶動靜態(tài)數(shù)據(jù)，然后在PC機(jī)上顯示船舶動靜態(tài)信息并實現(xiàn)對本船信息進(jìn)行實時更新。設(shè)計過程中，主要實現(xiàn)了兩種功能:

(1)通過串口接受數(shù)據(jù)并解碼，然后通過信息框顯示實時顯示船舶信息并通過解碼框顯示對應(yīng)的解碼信息。

(2)根據(jù)接收到的解碼信息判斷是否為本船數(shù)據(jù)，并通過文本框顯示本船信息，以達(dá)到對本船實時信息的掌握和監(jiān)控。這兩個過程相輔相成，實現(xiàn)了信息的接受解碼與本船信息的動靜態(tài)顯示，完成了設(shè)計的要求并對以后的拓展與實際應(yīng)用提供了方便。軟件編程使用.NET平臺下的c#語言，利用其優(yōu)越性在美化界面、結(jié)構(gòu)設(shè)計、功能實現(xiàn)等諸多方面進(jìn)行了開發(fā)研究。在串行通信部分，采用了虛擬串口與串口調(diào)試助手，實現(xiàn)了對串口號、校驗位、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位的控制與AIS船舶信息語句的傳輸;在解析部分，通過多線程的方法，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時分析解碼，并將解析信息和為解析前的接收信息分條顯示在系統(tǒng)界面中。

該AIS解析軟件可實現(xiàn)有關(guān)AIS電文的實時接收，并將其解碼為明文:如船舶的靜態(tài)信息與船舶的航速、經(jīng)緯度等動態(tài)信息。同時將本船信息顯示在信息框中，便于對本船信息進(jìn)行監(jiān)控。

2 AIS電文解析軟件系統(tǒng)總體架構(gòu)

AIS電文解析軟件系統(tǒng)的主要功能實現(xiàn)是通過串口設(shè)置和控制后通過串口接收AIS電文后實現(xiàn)對于電文實體部分的解析，并且通過合理規(guī)劃文本，實現(xiàn)了AIS電文和解碼信息的顯示。另外，通過本船信息顯示界面，顯示出實時更新的本船信息。通過本設(shè)計軟件，用戶可以實現(xiàn)對主要AIS船舶電文進(jìn)行解析并顯示電文和明碼信息，可以實現(xiàn)對本船信息的實時更新。本系統(tǒng)的總體架構(gòu)框圖見圖1。

該軟件系統(tǒng)通過主控模塊實現(xiàn)系統(tǒng)的中心調(diào)度，并通過串口模塊、顯示模塊和信息解碼模塊綜合實現(xiàn)系統(tǒng)的解碼顯示功能。AIS電文在串口模塊接收后，經(jīng)過信息解碼模塊解碼后由顯示模塊顯示，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的綜合功能。

圖1 系統(tǒng)需求框圖

3 AIS電文解析軟件系統(tǒng)具體實現(xiàn)

3.1 各模塊及函數(shù)設(shè)計

AIS電文解析軟件系統(tǒng)主要使用c#編程環(huán)境實現(xiàn)。整個系統(tǒng)包含3大模塊:串口模塊、顯示模塊和信息解碼模塊，各個模塊又包含若干函數(shù)和子函數(shù)，其中核心部分為電文解析模塊及其包含的各函數(shù)和其子函數(shù)。本設(shè)計詳細(xì)框架結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 AIS電文解析軟件系統(tǒng)整體框圖

AIS電文解析軟件系統(tǒng)串口模塊實現(xiàn)串口設(shè)置和控制功能，可以對串口設(shè)置如串口號、波特率、校驗位、數(shù)據(jù)位、停止位等參數(shù)。串口打開后，由中心調(diào)度模塊從串口接收電文并分兩部分處理:一方面，由電文信息顯示模塊進(jìn)行分條顯示，以便于用戶分析觀察對傳過來的電文暗碼進(jìn)行分析觀察;另一方面由解碼信息顯示函數(shù)將電文拆解后提取有效信息并拼接，而后調(diào)用電文解析函數(shù)對電文的有效編碼部分進(jìn)行解析并顯示在系統(tǒng)主界面中，同時由顯示本船信息子函數(shù)對本船信息的顯示進(jìn)行實時更新和顯示。本系統(tǒng)的顯示界面同時具有清空電文信息模塊和清空解碼信息的函數(shù)，可以讓用戶更方便的查看分析信息。

解碼模塊是本軟件系統(tǒng)的核心。主控模塊將解碼有效信息傳給解碼模塊后，字符串再由解碼模塊的轉(zhuǎn)二進(jìn)制函數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制串后由取位解析函數(shù)解析成解碼信息明文。最后由拼接模塊拼接成整體信息后由主控模塊傳給顯示界面模塊進(jìn)行顯示。

3.2 電文解析實例

本軟件的核心是電文解析模塊，其作用是將電文的暗碼解譯為信息明文。其中運用的是AIS協(xié)議中的電文解析協(xié)議。

為了讓解碼過程更加明了，有必要將電文解析舉出示例。以下以電文5為例進(jìn)行電文解析部分的實例解釋，電文5以外的各電文在解析過程方面大同小異。電文與示例見表1。

AIS電文解析部分以字段“電文ID”為例，截取經(jīng)轉(zhuǎn)二進(jìn)制函數(shù)處理后的暗文的1～6位，即:000101，經(jīng)二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制函數(shù)轉(zhuǎn)化后即得電文5的電文號。AIS電文解析信息由顯示模塊顯示在系統(tǒng)界面并最終實現(xiàn)與用戶交互。

表1 電文5示例

4 結(jié)語

本軟件通過串口接收AIS電文后，實現(xiàn)了對AIS電文的解析，并且通過各顯示模塊，實現(xiàn)了AIS電文和解碼信息的分條顯示。另外，通過本船信息顯示界面，實時對本船信息進(jìn)行更新。但是在實際設(shè)備中，可能出現(xiàn)意外的電文傳輸問題，如串口發(fā)送延時等待等。因此，本設(shè)計還要進(jìn)行容錯處理，以使其更加適合于實際應(yīng)用。但是，本文的研究和開發(fā)為將來的更深層研究搭建了基本框架，并且完成了AIS電文解碼系統(tǒng)的基本設(shè)計要求，對于今后AIS系統(tǒng)應(yīng)用和同類軟件的設(shè)計開發(fā)具有指導(dǎo)意義。

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