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1、V T S水 域 内 A I S监 测 的容 量 吴祖新 戴 冉 杨 元辉 z ( 1 大连海事大学航海学院； 2 大连海事局交管中心) 内容提要 ： A I S系统作 为 V r S的重要 组成部分 ， 在 船舶监控确保港 口水域 航行安全方 面起 到很大 的作用 ， A I S的监测容 量 是衡量其服务质量 的一项重要性能指标 。以大连 V T S水域为例 ， 分析 A I S监测容量 的不足可能产生的影响 ， 并探讨可采取 的弥补措施 ， 对 V T S实际工作有指导意义 。 关键词 ： V ； A I S ； 监测容量 O 引言 船舶交通 管理系统 ( V T S ) 实质上是船舶交通
2、监控 系统 ， 主要从执行船舶报告 、 船舶交通管理和船舶交通 服务等方面保证船舶在复杂水域安全航行 。作为 V T S 重要监控手段 的船舶 自动识别系统 ( A I S ) 早在 2 0世纪 9 O年代 中期就 由瑞典等 国家提出 ， 随着 A I S设备在船 舶上的逐步强制安装 ， 其迅速发展起来 。 A I S在 V T S中 的作用主要体现在提高对附近船舶的掌控能力 进而 优化船舶交通流。 在 V rI s的具体应用中， A I S主要用于 接收 目标船舶 的识别码 、 经纬度 、 航行信息以及简单的 文字信息等 ， 从而实现识别 目标 、 定位 目标和与 目标进 行信息交换等 目的
3、。 鉴于 A I S在 V T S中的重要性 ，而其本身是一个网 络通信系统 ， 尤其是作为一个船舶监视系统 ， 其监测容 量无疑是衡量其服务质量好 坏的一项重要性能指标 。 因此很有必要对 V T s水 域 内的 A I S监 测容量进行研 究 。 看其是否满足 V 1 S管辖水域的服务要求。 1 A I S监测容量的含义 A I S是网络通信系统 ， 处于该网络中的船舶根据 自 身运动状态 自动收发信息 。 A I S监测的容量【- 】 就是该系 统 网络可以承受 的最大数据量( 船舶 的数量 ) ， 该性能 指标直接影响 V T S水域 内的监控能力 。 装备 A I S的船舶将利用 自
4、组织通信技术 ，在 VH F 信道发布和接收船舶静态信息 、 动态信息 、 航行相关信 息以及与安全相关的短消息等。 在不 同的水域 ， 船舶的 种类、 数量及其所处状态都不一样 。 为极小化无线信道 负载 ， 同时又使之满足 A I S的性能标 准 ， I T U规定处 于 不同运动状态的船舶使用不同的报告率。 2 V T S水域 内的 AI S理论监测容量 V ，r s多设于交通复杂水域 交通流密度大 船舶运 行状态多变 。尤其是刚刚驶入或即将离开 V T S水域的 船舶需要向 V T S进行常规报告。报告的信息主要包括 静态数据 、 动态数据和航行相关数据 ， 需要 占用较多的 时隙。但
5、是 ， 对已处于 V r r S水域的船舶而言， 动态信息 的报告将是其报告的主要 内容 。 因此 ， 在分析 A I S的理 论监测容量时。本文将不考虑船舶静态信息所 占的时 隙数 ， 而只计算动态信息占用系统 的时隙数 。 2 1 、 ， T I S水域 内船舶仅有一种运动状态 对处于同一 V T S水域 内且安装 A I S的船舶 ，在利 用时分多址技术在 同一信道上收发数据时 数据是以 帧的形式传输的。 假设每个船舶发射子帧的时间为 咒， 而该 V T S水域 内船舶安装 A I S的船舶数 目为 m，每艘 船舶以周期 发射信息 。 则上述参数应满足 ( 1 ) 由式( 1 ) 可知
6、， 在 A I S系统 中 ， 每个信道 中船舶 的 最大数量约等于船舶发射信号的平均周期 与其发射 单个子帧所需的时间长度 的比值。根据 I T U规定 ， 1 帧在 A I S信道 中的长度为 1 mi n ，其 由22 5 0个 时隙组 成 ， 可知每个时隙的时间长度 6 0 2 2 5 0 ( 2 ) 若在发射过程中， 某子帧连续 占有 g个时隙 ， 则该 船舶发射该子帧的所需时间 g ( 3 ) 在 V ， I 1S水域内的船舶 已被 V rr S识别 主要报告动 态信息 ，所以只需要考虑动态信息 占用系统容量的情 况 ， 而动态信息只 占用一个时隙 ， 即g=1 ， 此时系统的 监
7、测容量 C 一=2 2 5 0 T 6 0 ( 4 ) 假设 V T S水域内所有船舶都处于一种运动状态 并假设速度都在 1 42 3 k n， 而其标称报告 间隔【 1 都是 6 s ， 故 由式 ( 4 ) 可算出 A I S在船舶都处于该运动状态的 监 测 容 量 为 2 2 5 表1 船舶仅一种运动状态的监测容量 艘 。 依此类推 ， 即可 求得 A I S单信道下 船舶分别处于某种 运 动 状态 的监 测 容 量 ， 见 表 l 。 在 实 际 工 程 中 ， AI S的监 测 容 量 必须 留有余地 ， 因为当现实链路负 载接近通信系统容 标称报 监测容 船舶的运 动状态 告间隔，
8、 s 量， 艘 锚 泊或靠 泊且移动速度 l 8 O 67 5 0 不大于 3 k n 锚 泊或靠泊且移动速度 1 0 3 7 5 大于 3 k n O1 4k n 1 0 3 7 5 0一1 4k n且改变航向 1 0 3 l 2 5 1 42 3 k n 6 2 2 5 1 4 2 3k n且改变航向 2 7 5 大于 2 3 k n 2 7 5 大于 2 3 k n且 改变航 向 2 7 5 基金项 目： 中央高校基本科研 业务 费专项 资金( 3 1 3 2 0 1 3 0 1 0) 用 O p e n C P N软件免费制作全球电子海图 深圳 港引航站 沈建云 内容提要 ：电子海图显
9、示与信息 系统 ( E C D I S ) 在船舶上的应用越来越普及 ， 虽然使用费用有所下降 ， 仍感较高 。同时 ，各厂 家产 品采用平台各异 ， 也给使用者带来一定麻烦。介绍某款开源免费的电子海 图显示与信息系统 ( E C D I S ) -O p e n C P N( T h e O p e n S o u r c e C h a r t P l o t t e r N a v i g a t o r ) 软件 ，自行制作全球 电子 海图 ， 具有开 源 、 免费 、 跨平 台( 适用 Wi n d o w s ， i O S ， L i n u x平 台) 使用 ， 功能强大 、
10、操作简便 ， 能通过多种方式与外接设备连接 ，方便接 收数 据等特点 ， 可方便船长 、引航员作 为辅 助导 航手段操控船舶。 关键词 ：电子海图显示与信 息系统 ( E C D I S ) ； 免费开源 ； 跨平台 ； 全球海图 ； i P a d ； i P h o n e ；引航员专用接 口 O 引言 电子海图具有传统纸海图无法比拟 的优点 。电子 海图系统可以进行 自动航线设计 、 航向航迹监测、 自动 存储本船航迹 、 历史航程重新演示 、 航行 自动报警( 如 偏航 、 误人危险区等 ) ， 快速查询各种信息( 如港 口、 潮 汐 、 海流等 ) ， 随时刷新船位 、 航速 、 航
11、向， 显示船舶实时 动态 ，也可将雷达 A R P A的回波图像重叠显示在电子 海图上等。 系统内数千幅海图的自动更新只需几分钟。 通常使用的电子海图软件价格较高，而电子海 图资料 价格更高 ，并且需要定期购买新图更新 ，否则过期失 效。使用开源 、 免费的电子海图 O p e n C P N软件能够满 足 国际海事组织 的要求 ，可 以在电脑( P C机) ， i P a d ， i P h o n e上免费安装使用 ，大大降低 电子海 图的使用 成本。 O p e n C P N是一款 自由软件 。 遵从 G P L v 2协议开放 源代码 ， 有如下特点。 ( 1 ) 支持以下格式海图
12、： $ 5 7矢量格式 、 B S B v 3栅格 格式 、 C M9 3矢量格式 ； 支持 $ 5 2显示标准 ； 支持 i E N C a n d K A P； 支持 自动海图跟踪 ； 支持航线规划及跟踪 ； 支 持 N ME A 0 1 8 3 G P S接 E l ； 支持 A I S接 E I ， 实现船舶 跟 踪和避碰报警 ； 支持插件机制 ， 可方便扩展功能。 ( 2 ) 可在 Wi n d o w s ， i O S ， L i n u x系统 同时跨 平 台运 用 ， 共享船舶转 向点 、 航线 、 新增碍航物或浮标等信息。 1 Op e n C P N 软件 1 1 下栽并
13、安装 O p e n C P N软件 对 于 Wi n d o w s X P S P 3 V i s t a 7 8系 统 可 按 下 列 地址 下载 软件 ： h t t p ： N o p e n c p n o r g o c p n d o w n l o a d s b e t a o p e n c p n 一3 1 1 4 05 一s e t u p e x e下 载 o p e n c p n Wi n d o w s安 装 包 ， 或h t t p ： d o w n l o a d c s d n n e t d o w n l o a d s h 1 9 9 6 4 9
14、 2 4 6 7 5下载“ o p e n c p n ” 刚开始使用 O p e n C P N， 建议选择使用稳定版 。 O p e n C P N软件安装 ： 退 出所有其他程序 ( 包括反病毒程序 ， 为安全起 见 ， 建议拔下网线) ； 运行下载软件 的安装程序 ： 安装后重新启 动防病毒软件 ， 连接 网络 。 注 意 点 ： 如果已经安装 O p e n C P N早前 的版本 无需卸载 旧版，新版本安装后将 自动升级并保存现有的配置和 选择 。 如果是初次安装 ， 打开 O p e n C P N软件 ， 单击 软 件主界 面上方工具箱 图标( 见 图 1 ) ，配置 G P
15、S或 p i l o t p l u g ( 引航员专用接 口) 等 ， 以及安装海图和进行其 他设置。 图 1 o p e n c p n主 界 面按 钮 如果顺利安装 Wi n d o w s 版 O p e n C P N后不能打开 ， 可能是缺少文件 可尝试到微软公司主页下载并安装 Mi c r o s o f t Vi s u a l C+ + 2 0 0 8 S P1 Re d i s t r i b u t a b l e P a c k a g e ( x 8 6 ) 运行组件 。 1 2 熟悉 O p e n C P N所带的重要文件、 日志和配置文件 在 O p e n C P N 中会 有 很 多参 考 配置 文 件 ，熟 悉 O p e n C P N后 ，可方便找到 C ： Wr o g r a m F i l e s O p e n C P N c o n f i g fi l e s 高级选项 ， 根据需求修改选项并保存所有数 据 ， 这样就可改变原先的默认设置。 1 3 设 置 p i l o t p l u g接 口与 电脑 连接( 通过 U S B连 线 、 蓝 牙或 Wi F i 链 接 ) 2 海图的下载与安装 百度 网搜索关键词“ c m9 3 V 2海 图” 并下 载。如 ： 【 3 刘彤 ， 吴 建 华 ， 雷 金
