基于智能手机的虚拟ais系统设计

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1、基于智能手机的虚拟AIS系统设计摘要：船舶自动识别系统（AIS）经过十几年的运行，海上及内河船舶碰撞事故发生的次数与频率明显下降。但大量沿海及内河小马力和无动力船舶并不在强制安装要求范围内，这些船舶没有基本的通讯设施，碰撞事故等安全生产问题尤为突出，导致相关管理混乱无序。本文结合以上实际情况，依托当前互联网和智能手机为载体，设计出虚拟AIS系统，以解决当前小型船舶监控管理问题，作为现有AIS系统一个很好的补充。关键词：AIS智能手机APP互联网1.设计背景随着船舶自动识别系统（AIS）设备终端的

2、日益普及，AIS进入规模效应阶段。大量AIS终端设备的装船使用，使船舶的航行安全和营运效率大大提高，海上及内河船舶碰撞事故发生的次数与频率明显下降。但随着内河中小船舶和沿海渔船B级AIS的安装，其问题也逐渐显现出来：①安装使用一段时间后，故障多，维护难度高；②MMSI及静态信息任意设置篡改；①小型船舶船台冋时启动，有导致AIS系统瘫痪风险；同时对小于300总吨的沿海船舶和小于100总吨的内河船舶，国际海事组织（IMO）及中国海事局未作出强制安装规定，大量沿海及内河小马力和无动力船舶由于受船舶电源

3、、安装环境等诸多条件的制约，至今未能配备有效的安全设备，存在较大的安全隐患。因此，如何解决小型船舶安全生产问题，成为各级地方政府亟待解决的难题。针对以上小型船舶存在安全生产问题的实际状况，结合当前“互联网+”技术方向，笔者率先设计一套“虚拟AIS系统”，通过手机APP实现AIS导航避碰功能，从而革命性的改变当前小型渔船监管乏力和避碰手段落后的现状。2.虚拟AIS系统架构基于当前普及使用的智能手机的虚拟AIS系统，即应用AIS和信息网络进行技术融合，通过装载在智能手机上APP的应用方式，更为系统地

4、实现AIS防碰撞功能和其它应用目的，并遵循国际相关技术规范和要求，具有较强的可操作性。虚拟AIS系统主要由AIS转发站、智能手机+APP、数据交换系统、AIS监控平台等组成。2.1AIS转发站AIS转发站是通讯与网络数据采集的必备设施，通过AIS数据实时接收和转发，实现实体AIS和虚拟AIS之间无线数据融合。AIS转发站主要功能是接收实体AIS的数据，并通过有线无线网络发送给数据交换系统；同时数据交换系统将虚拟AIS转换的数据传送给转发站，转发站再通过VHF频道广播发送给周围船舶。AIS转发站可

5、以与海事AIS基站区别开来，各自发挥自己的优势。既可以从海事局AIS基站容量不足的困境中解脱出来，又可以扩大AIS转发站覆盖范围，实现大、小船舶互通AIS信息，有效预防商船和小船、小船和小船之间的碰撞，更好地保障小船生产安全，减少生命与财产损失。2.2数据交换系统数据交换系统主要现实传统AIS和手机互联网数据之间的格式交换与数据融合。同时对所有船舶动静态数据进行日志管理及后期大数据分析与处理，己实现轨迹回放和事故定责等功能。主要数据流程如下：大船AIS终端-＞数据交换系统-＞小船APP小船APP

6、-＞数据交换系统-＞大船AIS终端小船APP-〉数据交换系统-〉小船APP2.3智能手机及APP智能手机及安装于手机内的APP程序，是虚拟AIS实施重要终端载体，负责将手机虚拟成AIS设备。2.4AIS监控平台AIS综合监控平台显示包括大船AIS终端和小船虚拟APP的各类AIS目标。3.虚拟AIS技术优势虚拟AIS系统主要适用于适合B级AIS规范内的小型船舶。除具备标准B级AIS设备终端的全部功能外，虚拟AIS还可扩展出如一键报警、信息推送、一键搜救中心通话等手机本身具备的附加增值功能。虚拟AI

7、S在无网络信号情况下可以对未发出去的信息进行缓存，待网络信号通畅时，再次补发，转发站对补发数据并不转发。从而保证监控平台对虚拟AIS目标历史航迹回放的完整性，这一点是AIS-B无法做到的。传统B级AIS由于发射功率小、天线安装低，特别是岸上基站分布少，所以监控范围很小，效果较差。虚拟AIS目标的监控，主要依赖于公网3G/4G网络，沿岸有成千上百的基站，完全是无缝覆盖，尤其是山区，因基站同，覆盖范围20海里左右，远远超过B级AIS。且小型船舶受船舶动力及油量限制，通常作业范围为离线10海里以内，虚

8、拟AIS完全能满足需虚拟AIS需要使用移动运营商的网络数据流量，上行每条约70个Byte，30秒上报一条，全天24小时流量约为240KB；下行按100条船每10秒刷新一次，每次更新数据压缩后约为1.2KB,全天24小时流量约为10M。每月流量费约为10元。相比于传统的B级AIS，虚拟AIS管理可以更严格。因虚拟AIS捆绑手机机器码，并需要通过实名制注册以后才能启用，船员不能随意更改认证信息。并可以依靠大数据分析能力，规范和监控虚拟AIS的使用，一旦发生冒用，换用等情况的，很容易发现或事后追查。4