基于voip技术的vts通信模拟器设计

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1、基于VoIP技术的VTS通信模拟器设计第1章绪论1.1课题研究背景和意义VTS系统是船舶交通管理系统的英文简称，即VesselsTrafficServices。其历史可以追溯到1906年美国实现世界历史上的首次无线电广播⑴。到了二十世纪六、七十年代，包括Metula轮、TorreyCanyon轮和AmocoCadiz轮事故在内的灾难让公众强烈地认识到船舶事故可以对环境造成巨大损害，促使国际上必须釆取措施来提高航运安全[2]。继美国之后，英国、荷兰、日本等国家纷纷加入到VTS实验的行列中。发展到如今的VTS系统体系结构比较复杂，由多

2、个子系统组成，包括雷达、雷达数据处理系统、数据库设备、VHF通信装置、AIS自动识别系统等等。VTS系统利用AIS(船舶自动识别系统）和雷达采集辖区内船舶实时动态数据，综合视频监控、水文气象因素等手段，再通过信息处理技术，最后将辖区内船舶的交通状况即时显示在电子海图上[2]。从而使系统具备碰撞预警功能，同时通过VHF语音通信工具，与船舶进行实时通信，并向船舶提供助航、航行信息和交通组织等服务[3]。由于我国没有掌握核心的VTS技术，导致国内的VTS产品缺乏竞争力，无法同国外产品进行竞争。目前我国的VTS系统大部分由国外厂家承建，主

3、要有德国的S1GNAUS、挪威的NORCONTROL、美国的马丁[4]。然而大量的引进国外设备，并不利于民族企业的发展，更重要的一点是万一VTS系统出现临时故障不能迅速地得到解决，从而影响辖区内船舶航行的安全。在维护上带来诸多不便的同时，依赖国外的VTS系统，也不利于民族产业的创新进而对我国的科技发展带来消极的影响，尤为突出的安全隐患是VTS系统获取了大量我国沿海发达港口信息，不利于我国海防建设。.1.2国内外研究现状及其发展趋势VTS系统的发展一直和电子科技的发展紧密相连，VTS属于一个综合系统，集成了多种现代技术与管理理念，囊

4、括了雷达通信、计算机网络、航海知识理论、精密机械、现代卫星导航、自动控制技术、高级软件编程和无线电通信等，尤其是软件部分，属于联系各个模块的中坚，成为VTS系统幵发的重点，也是难点。传统的VHF通信系统大多是对模拟信号进行传输与控制，不仅占用较大的带宽资源，还不利于数字化处理（如话音的控制），另外加上微波中继线路容易受到外部环境的干扰，通信质量难以得到保证，此外中央电子控制柜等设备釆购成本较高，易坏且维修复杂，不利于维护。在传统的VHF通信系统里，在发射端，控制信号是通过专线传输的，有可能导致控制信号还没有到达收发信机将其改成发射

5、状态之前，话音就已经到达VHF收发信机，当其处于发射状态的时候，已经丢掉一部分话音[11]。当对方发过来语音的时候，接收端VHF收发信机还处于发射状态，这样等其转换到接收状态的时候，部分语音也丢掉了。当然也可能发射的语音还没有完全发射出去，其工作状态就由发射状态改成接收状态了，这样同样会造成语音侵吞现象，这个严重影响了VHF通信的质量。VoIP技术是利用TCP/IP协议建立在Inter基础上的一种新型数字化传输技术以实现应用[12]。它的主要优点是节省带宽资源，同时拥有开放的体系结构，可以提供清晰、低延时、稳定的话音质量[13]。

6、目前个别港口的VHF通信系统中有VoIP技术的身影，相信伴随着计算机和通信网络技术的飞速发展，以及卫星通信的参与，相信VoIP技术将会越来越多地应用于VTS中，使VHF通信更加有效、可靠、智能。第2章VTS通信及相关技术基础2.1传统VTS通信系统的结构及特点如图2.1所示，为传统的VTS通信系统，包括天线、VHF收发信机、DDN线路、数字自动交换机/话路分配阵列、话音记录服务器和通信面板等[15]。呼叫方通过通信面板将语音录入，存到话音记录服务器的同时，将其送到VHF收发信机的发送端，最后通过天线发射出去。远程的通信站台通过相反

7、过程传到被呼叫者的通信面板，即通过天线接收，送到VHF收发信机的接收端，再通过数字自动交换机处理，送达目的地。而每个通信面板都对应一台PC机，对语音进行处理，定时的将其汇总到话音记录服务器。在整个过程中，控制信号PTT是通过专线传输到VHF收发信机来控制其收发状态的开关。传统的VHF通信系统每路话音信要占用64kbit/s的带宽，而经过IP系统的传输速率只有8-llkbit/s[i6];由于釆用微波链路专线使其覆盖范围受到了很大限制；传统的VHF使用中央控制柜系统，该控制柜的采购和维护成本较高，不易维修，而且其传输使用的模拟信号，

8、不利于数字化处理而且容易受到外界干扰。..2.2海上甚高频（VHF)的通信特点分析由通信范围受限。甚高频（VHF)无线电波主要是靠空间转播，传播距离在50km之内，因此，这样的距离很适合建立以某港口电台（如老铁山地面站台）为中心的近距离通信网。值得