CN102387030A - 用于增加船只自动识别装置的覆盖范围、信息和健壮性的系统 - Google Patents

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CN102387030A CN2011102435682A CN201110243568A CN102387030A CN 102387030 A CN102387030 A CN 102387030A CN 2011102435682 A CN2011102435682 A CN 2011102435682A CN 201110243568 A CN201110243568 A CN 201110243568A CN 102387030 A CN102387030 A CN 102387030A
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Abstract

本发明涉及用于增加船只的自动识别系统的覆盖范围、信息和健壮性的系统，所述系统合并了标准AIS型模块、卫星链路、海岸站以及处理这些模块的协调(及时最大化系统的覆盖范围)以及处理数据(合并不同的信息以创建扩展的环境信息)的处理中心。其通过确保为了系统的可靠性和响应性而给定的冗余级别，实现了针对所调动的资源的调度算法，以优化覆盖范围。

Description

用于增加船只自动识别装置的覆盖范围、信息和健壮性的系统
本发明的目的涉及一种用于增加AIS(自动识别系统)型自动识别系统的覆盖范围、信息和健壮性的系统和方法，船只装备有上述AIS型自动识别系统，用于在陆地上或在海上的用户，而不受地理的限制。
在下文的描述中，措辞“本地环境(local context)”指定了一组与本地区域有关的信息，例如船只的存在、它们的位置以及它们的具体特征。措辞“本地AIS环境”指定了由AIS接收机获得的、在与甚高频或VHF范围对应的半径范围内的本地环境信息。措辞“扩展的环境(extended context)”指定了在范围、内容和可靠性方面增加的环境信息。可以利用例如与在AIS感测中不协同操作的物体相关的信息来增加内容，例如其他船只或航海危险：集装箱，或更通常地说，漂移物。
一AIS小区对应于一区域，在该区域中嵌入在船只上或海岸站上的一组AIS转发器的AIS通信是自组织的并且在VHF范围的界限内。
措辞“全球的和动态的覆盖范围”用于定义一组AIS小区，该组AIS小区w由根据本发明的系统使用位于不同小区内的所谓的参考船只和海岸站进行联合。
可以将具有用于与装备有AIS接收机或转发器的各种船只交换信息的AIS型转发器以及用于与处理中心进行交换的卫星通信模块的船只在时间段T期间激活为参考船只。
参考地面或海岸站(coastal station)是设置有用于与装备有AIS接收机或转发器并且位于VHF范围内的各种船只交换信息的AIS转发器以及用于与处理中心进行交换的陆地通信模块的站。
陆上处理中心将从诸如海岸站、参考船只、雷达站、卫星成像之类的各种信息源接收一组信息以处理和合并本地环境以产生扩展的环境信息。然后，将扩展的环境信息向所述站和参考船只进行广播。处理中心与区域或与地理覆盖范围相关联。
动词“合并(consolidate)”包括对由不同的参考船只、由海岸站或诸如雷达或卫星成像之类的其他观测模块收集的信息进行核对和交叉检查信息的动作，如将在下文中详述的。
AIS是经由VHF链路而直接能见的即在20-30海里的半径范围内的船只(MMSI注册、位置、前进方向、速度等)的自动识别系统，其可以用于估计本地环境，产生比利用雷达所获得的信息丰富的信息。其主要应用涉及防止海上碰撞、监控交通、航海协助，以及在未来将涉及海洋搜索和救援任务。
例如，在美国和挪威进行的工作和试验涉及通过卫星接收由船只发送的AIS信号，以具有在较宽的覆盖范围上的全球信息。然而，设计用于具有50km半径的小区的AIS的波形和时分多址模式(TDMA的自动组织)导致接收机上有用信号的多重干扰，该接收机嵌入在覆盖较宽区域的卫星上并且因此通过AIS VHF信道接收源自不同小区的大量信号。
基于现有的AIS基础设施，无需部署特定卫星，根据本发明所提出的系统允许全球覆盖，并且产生可靠和丰富的信息。
该系统可以将来自陆地上的或嵌入在船只、飞行器(飞机、无人驾驶机)或卫星上的观测和探测模块的各种信息源进行合并。除了全球覆盖和增强的可靠性之外，然后，此合成信息可用于识别错误的AIS发送和非合作的物体，而无需AIS发射机。
现有技术描述了已知的AIS扩展解决方案。
第一解决方案存在于：在特定的卫星上，从在一区域中存在的所有船只接收AIS信号。这使得需要区分由不同小区中的船只所发送的AIS消息，典型地使用天线执行具有非常精细的蜂窝覆盖范围的空间过滤。基于具有复杂天线的特定卫星的该第一解决方案是非常昂贵的。
第二解决方案依赖于海岸站的部署和对由海岸覆盖范围提供的信息的聚合。该第二解决方案通常不覆盖超出海岸50km内的区域。
使用的标记
Ai：覆盖区域i
Nref：参考船只
Nrefi：参考船只i
Nt：装备有AIS转发器的船只
Nr：装备有AIS接收机的船只
Ni：船只i
Rm：航运路线
Sci：海岸站i；其为先验的，所有的都被视为参考海岸站，i＝1，2，...海岸站编号，
Cti：处理中心
Ls：卫星链路
Zi：AIS小区
Mci：针对区域i所合并的信息Mc，所合并的信息Mci的集合，
通常，措辞“参考站”同等地表明参考船只和参考海岸站。
根据本发明的识别系统提供了扩展的、全球的覆盖范围，而不受地理限制。为此，根据本发明的系统合并了标准AIS型模块、卫星链路、海岸站和处理这些模块的协调(以及时最大化系统的覆盖范围)以及数据处理(合并不同的信息以创建扩展的环境信息)的处理中心。其特别地执行针对所调动的资源的调度算法以通过确保为了系统的可靠性和响应性的给定的冗余级别来优化覆盖范围。
本发明的目的涉及一种用于增加AIS型系统的通信或自动识别范围的系统，所述系统至少组合地包括下列单元(element)：
●通信模块，用于允许在形成所述系统的各个单元之间进行信息交换，
●一个或多个陆上的处理中心Cti，包括：
●通信接口II，ISat，用于与不同用户进行信息交换，接收来自参考船只Nrefi的信息，以及用于在处理后将合并的和扩展的信息Mci向所述参考船只Nrefi和海岸站Sci进行广播。
●一组处理器P，适合于合并不同类型的信息，
●一个或多个数据库D，
●存储器M，用于存储以其处理为目的的信息，
●一个或多个陆地站Sci，通过允许交换信息的通信模块Ri与一个或多个处理中心Cti相链接，
●在给定的时间段T期间被选为参考船只Nrefi的一条或多条船只，所述参考船只Nrefi通过所述卫星模块与处理中心Cti通信，以及与VHF范围内的船只通信，
●船只Nt、Nr，至少设置有用于接收由位于VHF范围内的参考船只和/或VHF范围内的参考海岸站Sci所广播的信息的模块。
处理中心Cti具有用于接收地理参考观测/检测数据的一个或多个接口IG，并且所述一组处理器P适合于将来自不同参考船只和来自具有地理参考数据的海岸站的数据聚合。
本发明还涉及一种用于增加AIS型系统的范围的方法，所述方法在包括上述系统特征的系统中执行，其特征在于，所述方法至少包含以下步骤：
●定义一个或多个参考地面站Sci，以及一个或多个参考船只Nrefi，
●对于控制给定覆盖区域Ai的处理中心Cti，
■在每一个时间段T或给定持续时间的时间片期间：
●(在相关的时间段T期间)取得和累积由归属于处理中心的覆盖区域的参考站、参考船只Nrefi或参考海岸站Sci所检测的当前的各个本地AIS环境，
●通过将特定于船只的任何新信息(船只标识、位置、前进方向、速度等)合并到数据库D中，来逐个本地环境地合并所述AIS信息，
■针对必须广播该信息的每个参考站(船只或海岸站)Nrefi或Sci进行格式化：
对于配置的能见半径，获取在全球环境数据库中、在相对于调度用于广播的参考站Nrefi或Sci的位置的给定半径内的物体的信息来对特定数据库Mci进行格式化，
●经由卫星链路Ls或经由陆地通信模块Ri，发送所述格式化的信息Mci至所述参考站Nrefi或Sci，
●通过使用陆地通信模块Ri，向陆地上的用户广播全球环境信息，对于参考船只Nrefi，
●收集本地AIS环境并经由卫星链路Ls发送至处理中心Cti，
●经由AIS型信道，向位于由所述VHF范围所定义的小区内、装备有AIS型接收机的船只或物体广播所述扩展的环境Mci，对于参考海岸站Sci，
●收集本地AIS环境并经由陆地通信模块Ri发送至处理中心Cti，
●经由AIS型信道，向位于由所述VHF范围所定义的小区内、装备有AIS型接收机的船只或物体广播所述扩展的环境Mci。
与附图一起，通过阅读作为非限制性说明的示例性实施例的描述，根据本发明的装置的其它特点和优点将变得更加明显，其中所述附图表示：
●图1，针对沿着预先确定的海洋运输路线行进的多条船只的小区的分布的示例，
●图2，在系统包括参考船只和处理中心的情况下，所执行的操作的顺序，以及
●图3，在海岸站对VHF范围内的船只起参考作用的情况下，所执行的操作的顺序的示例。
为了能较好地理解在根据本发明的扩展AIS系统中实现的原理，将在多条船只属于例如不同的AIS小区的背景下给出下列示例，其中小区Zi由船只之间的VHF通信范围的界限定义。作为示例给出的该系统将包括：装备有AIS转发器的船只、在给定时间段期间被配置作为参考船只的船只、海岸站和处理中心。
AIS系统或根据AIS原理操作的任何其它装置自动地控制不同转发器之间的通信信道(TDMA时隙和频率信道)的分配。因此，根据本发明的系统将能够获得与一组本地环境对应的不同信息，并且将准备在处理中心中进行合并。
图1描绘了在给定的时间段(定义的时间片)期间：
Figure BSA00000561638100051
由一组船只Ni沿着行进的特定航运路线Rm。在该组船只中，在时间段T期间，一些将被动态地指定为参考船只Nrefi，
Figure BSA00000561638100052
多个参考海岸站Sci，
Figure BSA00000561638100053
三个快艇Yri，例如单独的，还被声明为参考船只Nref，
Figure BSA00000561638100054
船只Ne根据一前进方向和一速度离开小区，其将在随后的时间段期间被声明为参考船只，以扩展全球覆盖范围。例如，为了定义时间片T或该船只能被配置为参考船只的时间段(通过处理中心控制船只所在的区域)，利用例如数据库中包含的信息，针对船只的身份Idnav、其航海路线Rnav进行组合。当该船只未沿着预先确定的路线行进时，使用前进方向和速度数据来预测其短期内的路线是可能的。为了充当参考，该船只必须具有卫星通信链路，
Figure BSA00000561638100061
多个陆上的处理中心Cti，陆上的处理中心Cti控制给定区域Ai，区域Ai是例如图1中由粗椭圆所表示的，例如如图2中所详细描述的，中心包括下列单元：
●通信模块，特别是接口Isat，用于实现用于从参考船只Nrefi接收信息的卫星链路，以及用于在由中心处理后向参考船只Nrefi广播所合并的和扩展的信息Mci，
●陆地通信模块Ri，用于从参考海岸站Sci接收信息，以及用于在处理后向这些参考站广播所合并的和扩展的信息Mci，
●一个或多个接口IG，用于利用诸如雷达、成像或者甚至定位系统(GPS型)之类的外部模块接收观测/检测的地理参考数据，为了简单起见上述外部模块在图中未表示出，
●因特网型接口II(图2)，例如，用于与不同用户进行信息交换(例如，监控等)，
●一组处理器Pi，P1，P2，...适合于将不同类型的信息合并，以及可能地，用于将关于源自参考船只或海岸站的AIS范围内的所有船只的不同本地AIS环境的数据与其它数据例如地理参考数据进行聚合，
●一个或多个数据库D，
●存储器M，用于存储信息，以对其进行与处理器相链接的处理。
在该示例中，卫星通信模块的系统位于处理中心的外部，并且由设置在参考船只Nref上的终端10、卫星S和卫星地面站IS以及图2中由箭头7、8所表示的卫星链路LS组成。
在不脱离本发明的环境的情况下，终端10可以被并入到AIS以及处理小区Cti中的卫星站的电子设备中。
每条船只Ni都装备有起发射机和接收机作用的AIS终端，这些船只中的一些具有数字卫星链路。传输速率是例如9600波特或更高，通常使用的两个VHF频率是161.975MHz(海上信道87B)和162.025MHz(海上信道88B)，上述频率为该应用保留。
AIS转发器包括一个发射机和一个或多个接收机。接收机的数量是，例如，根据想要的系统冗余来选择的，以避免来自船只的信息的损耗(消息冲突)。AIS终端还包括卫星定位系统和控制屏。嵌入在船只上的AIS转发器与诸如指南针、前进方向改变指示器等之类的船上的仪器相对接。
一些船只Nr可以仅仅装备有AIS接收机。它们不能通过AIS信道发送其位置信号，但是能够从扩展的环境信息中获益，所述扩展的环境信息由VHF范围内的参考船只或参考站所广播。
装备有卫星链路Ls和AIS转发器的任何船只可以被配置为参考船只Nref。其经由卫星链路Ls发送利用AIS接收机在本地检测的AIS环境(设置有AIS转发器并存在于该区域中的船只的标识和位置)以及可能的另外的信息(雷达跟踪、定位本地的物体的文本消息，诸如漂流集装箱之类的危险)至陆上的处理中心Cti以处理此信息，该处理中心Cti控制该船只所位于的区域。所发送的该信息可以包含下列信息：标识该船只的号码、航行状况、航线、船只速度、前进速度的改变、经度和纬度、真实的前进方向等(从本地AIS小区收集)。
在不同的信息源已经在地面上被处理后，可以由参考船只Nrefi或海岸站Sci、经由AIS信道、从AIS转发器广播全球的和扩展的环境信息Mci(与参考站相关)。
该系统(船只、地面站和处理中心)包括：卫星链路，特别地允许参考船只与处理中心之间的通信；以及陆地通信网络型链路，在参考地面站或参考海岸站与处理中心之间。
全球环境(global context)可以包括：AIS型信息，以及与未识别的物体、本地的危害等相关的地理参考信息。
根据本发明的系统的操作
在给定已知的船只的位置、它们的航线以及它们预定的运动，本系统将根据覆盖范围的需要，从装备有卫星通信模块的所有船只以及从所有陆上的海岸站中选择和调度多个参考船只Nrefi和参考地面站或海岸站Sci。专业的和商业的船只的航线和行程安排通常是预先确定的并且可以存入数据库中。
可以以两种方式来协调处理中心Cti，以通过地理区域来将处理负荷分开。
在处理中心的被称作集中模式的第一协调模式中，主要的特定中心Ctp根据所有处理中心的可用性和它们的计算功率，动态地安排由所有处理中心控制的覆盖范围的划分以及区域Ai的分配。为了确保系统的可靠性，可以冗余地布置该主要的中心以检测和克服任何故障。
在被称作自组织模式的第二协调模式中，每一个处理中心Cti利用它们各自的处理能力确定所有有效的处理中心，并与其它处理中心相配合以针对每一个处理中心划分覆盖区域并分配扇区或区域Ai。
无论处理中心用于分割覆盖区域和处理相应数据的协调模式为何，都必须将标识哪一个中心Cti控制哪一个地理区域Ai的Id(Cti，Ai)的信息发送至参考船只Nref以及发送至参考海岸站。然后，这些参考船只和站可将所收集的本地AIS环境信息发送至与它们各自的区域Ai相对应的处理中心。
船只的移动使其跨过参考船只Nrefi，上述参考船只在对应于大约50km的VHF无线电范围内。
为了增加系统的地理覆盖范围、可靠性和响应性，如果由参考船只Nrefi或海岸站新近检测到的、设置有AIS转发器的任何船只Ni具有卫星通信模块，则其可以充当参考站。
从而，系统的覆盖范围随着能够被配置为参考船只Nref的船只的移动而被动态扩展。
最初，在缺乏任何参考船只的情况下，覆盖范围由海岸站Sci的单个覆盖范围的联合所确定。参考船只的检测和激活使得扩展覆盖范围成为可能。
可以将在其本地AIS周界内未检测到任何其它参考站的、设置有AIS转发器和卫星链路的船只Nt向处理中心Cti声明为要被配置为参考船只Nref以增加系统的全球覆盖范围，也就是说，允许在比AIS范围通常定义的周界大的周界内进行信息的中继(获得本地环境并广播扩展的环境)。
装备有简单的标准AIS接收机的船只Nr经由AIS信道接收所合并的全球环境信息Mci，该Mci由参考站广播，所述参考站即参考船只Nrefi或者参考地面站Sci。
对于海上用户来说，为了使得扩展的信息的比特率与AIS信道上可用的比特率兼容，通过被限定到相关参考站周围的某一周界内，从全球环境信息Mc中导出针对本地区域Zi的扩展的环境信息Mci。
经由陆地的或其它类型的网络模块Ri，可以将全球环境信息Mc针对每个区域部分地或者作为整体地广播至陆地上的用户。
图2描绘了系统中在参考船只Nref和处理中心Ct1之间交换信息的顺序的示例，该系统包括：具有AIS转发器(发射机/接收机)的船只Nt，具有简单AIS接收机的一条船Nr和两个处理中心Ct1，Ct2。
参考船只Nref经由卫星链路Ls和地面模块Is1(卫星通信地面站)与处理中心进行通信，该地面模块可以被多个处理中心共用。
在参考船只和处理中心之间进行交换的情况下，根据本发明的系统内执行的操作的顺序可以为如下所示：
1-船只Nt所装备的AIS转发器(发射机/接收机)在AIS小区Zi内广播其AIS信息，以建立对AIS小区而言本地的环境，对于上述AIS小区Zi而言，上述AIS转发器位于VHF范围内，
2，3，4-位于该小区Zi内的参考船只Nrefi接收这些AIS消息，并将此本地环境经由卫星链路Ls、经由卫星S、经由接口模块Isat和陆地通信网络Rj发送至处理中心Ct1，Ct2，上述卫星链路实现了例如海事卫星或萨拉亚终端或系统。
5-利用处理中心Ct1、Ct2所装备的一个或多个处理器Pi等，将与不同的AIS小区相对应的所有本地环境，可能连同其它信息源(雷达、成像)一起，合并到处理中心Ct1，Ct2，
6，7-将在处理中心Ct中合并的信息Mci经由卫星链路Ls返回到参考船只Nref上，所述参考船只Nref负责将其在本地进行广播，
8-将由参考船只Nref所接收的、经合并的环境信息Mci经由AIS信道向VHF范围内的所有AIS终端在本地进行广播，9。
图3概略地表示了与充当参考站的海岸站Sci进行交换的顺序：
11-船只Nt的AIS转发器广播其AIS信息，使其可能建立对于AIS小区而言本地的环境，
12-参考海岸站Sci接收所有的AIS消息，通过陆地网络R将该本地环境发送至对应的处理中心Ct2，即发送至控制该站所归属于的区域的处理中心，
13-在处理中心中，利用处理器，如先前所解释的，将源自AIS小区的本地环境与其它信息源合并，
14-由陆地网络将所合并的信息Mci从处理中心向参考海岸站还回，
15-参考海岸站通过AIS信道将在本地合并的信息向VHF范围内的所有类型的AIS终端进行广播。
其他变形
根据一个实施例，考虑到系统的更佳的可靠性和响应性，系统可将“参考站”状态分配给一组共处一处的船只，也即是说，位于由给定的无线电范围所划定的同一个AIS小区Zi中的船只。
可以仅利用这些共处一处的船只中的一个或者通过使用诸如允许这些船只中的一组在时间上交替的TDMA之类的共享访问模式来利用这些船只中的一组经由AIS信道完成对所合并的全球环境信息的重复广播。
根据本发明的一种实现，该系统可用于检测在所发送的信息中的不一致性或者检测针对给定船只的通信操作中的故障。
例如，以两条参考船只为例：在VHF范围内位于同一个小区内的船只A和船只B，控制船只所位于的区域或小区的处理中心能够决定船只A将监控由船只B所发送的信息Mci(与从全球环境所导出的区域有关的信息)。处理中心向这两条船只A和B发送相同的经合并的信息Mci。如果A被配置成监控由B发送的信息，则它将监控B经由AIS信道向VHF范围内的船只所广播的经合并的信息。为此，船只A的终端实现了用于确定船只B的身份和B所广播的信息的内容的模块(软件或硬件)。以同样的方式，这适用于海岸站。
实现了处理模块以及处理算法的参考站或船只因而能够监控由另一个参考站或船只对信息的正确广播。
然后，参考站或船只可以通过选择地被配置成：
●收集本地AIS环境，
●在地面上进行处理之后，广播所合并的全球信息，
●通过另一个参考船只/站检查该全球信息的正确广播。
根据本发明的另一种实现，该系统还可以用于检查由船只发送的AIS信息的一致性。例如，如果船只广播包含错误位置信息的AIS消息时，则当该位置在地理上不归属于已获得AIS消息的参考船只或站的AIS小区Zi时，或者甚至当该AIS消息尚未由接近相关位置的参考站或船只获得时，系统能够检测出该位置是不正确的位置。
根据本发明的另一种实现，该系统还可以用于检查每条船只的AIS转发器的正确操作。装备有活动(active)AIS转发器的船只应该在由参考站或船只所广播的扩展的环境中出现其位置。因此，AIS终端能够检查：船上已知的GPS位置与从所合并的环境信息中获得的船只位置之间的一致性。从而，可以检测AIS转发器的故障。
根据本发明的另一种实现，来自由系统所检测到的船只的AIS消息可以用于通过生成已知的AIS消息的拷贝以根据已知的信号消除技术从所接收的信号中将其减去，来便于实现和增强对由嵌入在飞行器或卫星上的接收机所获得的其它AIS消息的获取。来自由系统所检测到的船只的AIS发送完全是已知的，在消息的内容、时间和地理来源方面是等同的。对从飞行器或卫星接收的AIS信号的处理在于：实际地减去已知的AIS发送，以降低干扰信号的数量。可以在本地在船上或在地面上完成该处理。
用于生成全球环境的数据处理算法：
对于控制给定区域Ai(本地的、地区的、全国的、洲际的等)的处理中心Cti，处理算法将执行下列步骤：
■在每一个时间段T(给定持续时间的时间片：例如1-3分钟)期间：
●(在相关的时间段T期间)取得和累积(针对同一个参考站及时存储)由归属于处理中心的覆盖区域的参考站、参考船只Nrefi或参考海岸站Sci所检测的当前的各个本地AIS环境，
●通过将任何新的信息(船只标识、位置、前进方向、速度等)合并到数据库D中，本地环境接着本地环境地合并AIS信息，
●若有必要，将此全球AIS信息与可用的另外的数据(雷达、光学观测、关于新危险的位置的文本消息等)合并，
■针对必须广播该信息的每个参考站(参考船只Nrefi或海岸站Sci)的格式化步骤：
●对于所配置的能见半径，通过将其自身限制到相对于调度用于该广播的参考站Nrefi或Sci的位置的给定半径内的船只和物体，对获取关于全球环境数据库Mc中的物体的信息的特定数据库Mci进行格式化。
一旦生成全局环境，该方法将执行下列步骤：
●经由卫星链路Ls或经由陆地通信模块Ri将所述格式化的信息Mci发送至所述参考站Nrefi或Sci的步骤，
●通过使用陆地通信模块Ri将全球环境信息向陆地上的用户广播的步骤，
对于参考船只Nrefi，
●收集本地AIS环境并经由卫星链路Ls发送至处理中心Cti，
●经由AIS型信道，将扩展的环境Mci向位于由VHF范围所定义的小区内、装备有AIS型接收机的船只或物体广播，
对于参考海岸站Sci，
●收集本地AIS环境，并经由陆地通信模块Ri发送至处理中心Cti，
●经由AIS型信道，将扩展的环境Mci向位于由VHF范围所定义的小区内、装备有AIS型接收机的船只或物体广播。
船只的移动预测范围是易变的。
专业的或商业的船只遵守离开和到达的时间表，并沿着预定航线行进。因此，从长远来看其移动是可预测的。发送路线和/或速度的延迟或改变的信号也使得校正长期预测成为可能。
在另一方面，渔船在其移动上是更自由的。休闲小船甚至更加易变，并且其预测范围降低到最多几个小时。
对于每一个时间段，由对应于一组所选择的参考站(船只或海岸站)的AIS蜂窝状覆盖范围的联合来定义覆盖范围。
参考船只/站调度算法：
对于控制给定区域Ai或覆盖范围(本地的、地区的、全国的、洲的等)的处理中心Cti
初始化：
●通过将海岸站Sci声明为参考站来进行初始化以时间段T的速率循环：
●预测由系统所识别的船只的位置：
○对于每条船只，
■在每一个未来的时间段T+dt期间，直至船只的预测范围(horizon)
●在给定可用信息(预计的离开日期和时间、预计的到达日期或时间、航线，最后一次的信号发送)的情况下，预测位置、速度和前进方向
●确定合格船只Neli：
○在每一个未来的时间段T+dt期间
■对于具有先前所提及的、使其能被用作参考船只Nref的模块的每条船只，
●如果船只(预测的轨迹)从针对该时间段所定义的相关联的AIS小区Zi或覆盖范围离开，则它是先验合格的
●选择参考船只Nrefi：
○为了想要的冗余级别进行重复
■在每一个未来的时间段T+dt期间
●对于每条合格的船只，
○搜索以了解是否其它合格的船只在附近(在AIS/VHF范围内)，并根据从下列列表中所选择的预先确定的准则来选择最佳的：商业船只、定价、航线、对每条船只的配置(参考船只激活)的改变的限制等。
○从合格船只的列表中移除所选择的船只
●更新覆盖范围的定义
●撤销参考船只Nrefi：
○在每一个未来的时间段T+dt期间
■对于每一条参考船只Nrefi，
●搜索以了解是否其它船只或参考海岸站Sci在附近(在AIS/VHF范围内)，并识别N个最佳的(根据各种准则：商业船只、定价、航线、对每条船只的配置的改变的限制等)，N定义了想要的冗余级别
●从参考船只的列表中移除未被选择的船只
■更新覆盖范围的定义
该算法可被无形地应用以调度参考站(船只或海岸站)，上述参考站用于：
●收集本地AIS信息，并广播所合并的全球环境信息
●单独收集本地AIS信息
●单独广播所合并的全球环境信息
●利用另一参考船只/站检查所合并的全球环境信息的正确广播。
航线被设定的商业船只因为其扩展的预测范围，被隐含地优先充当参考船只。
根据本发明的系统特别地提供了下列的优点：
●其允许在没有地理限制的情况下扩大用于收集和广播信息的覆盖范围，因此允许具有全球覆盖范围，
●其允许提高可靠性和检测响应性，
●其提供对参考站(船只或海岸站)的分配的自动的和动态的管理，以为了系统可靠性和响应性优化覆盖范围和冗余级别，
●利用对与AIS系统非合作的或被动的相关的物体的检测，在范围和本质上增强了信息的内容，
●其允许广播对航海和安全有用的地理定位信息，例如在地图上未标记的本地天气、海况或危险，
●其使用操作的系统中已部署的现有模块(AIS，卫星链路)，而没有使这些工具饱和(saturating)的风险，
●在任何时刻，AIS终端的用户能够在标准AIS模式和扩展的AIS模式之间进行切换，如果概要信息被标记成这样，
●其允许通过AIS信道向不一定装备有卫星链路的船只广播扩展的/增加的环境信息，
●对广播的监控使得对被配置为参考站的船只的偶然的或者持续的故障进行检测成为可能，系统从而能够将其参考状态移除(直到新的命令为止)，并调度新的资源，
●设置有AIS转发器的任何船只能够检查其转发器与其GPS和扩展的环境信息相关的操作，
●该系统通过提供关于由该系统控制的船只所发送的所有AIS消息的精确信息，能够便于实现对在卫星或飞行器上获得的、受多个干扰AIS消息影响的AIS信号的接收，以进一步扩展覆盖范围(系统覆盖范围之外的、不具有卫星链路的船只)。

Claims (10)

1.用于增加现有AIS型系统的范围的系统，所述系统至少组合地包括以下单元：
通信模块(10，S，IS1，IS2，Ri)，用于允许在形成所述系统的各个单元之间的信息交换，
●一个或多个陆上的处理中心Cti，包括：
●通信接口II、ISat，用于与不同的用户进行信息交换，接收来自参考船只Nrefi和来自海岸站Sci的信息，以及用于在处理后将经合并和扩展的信息Mci向所述参考船只Nrefi和海岸站Sci广播，
●一组处理器P，适合于合并不同类型的信息，
●一个或多个数据库D，
●存储器M，用于存储以其处理为目的的信息，
●一个或多个陆地站Sci，通过允许信息交换的通信模块Ri与一个或多个处理中心Cti链接，
●在给定时间段T期间被选为参考船只Nrefi的一条或多条船只，所述参考船只Nrefi与所述处理中心Cti通过卫星模块(Ls，S)通信，并与VHF范围内的船只通信，
船只Nt、Nr，至少设置有用于接收由位于VHF范围内的参考船只和/或在VHF范围内的参考海岸站Sci所广播的信息的模块。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，处理中心Cti具有用于接收地理参考观测/检测数据的一个或多个接口IG，并且还在于，所述一组处理器P适合于利用地理参考数据将来自不同参考船只和来自海岸站的数据进行聚合。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，处理中心Cti包括：数据库，用于存储从下列列表中选取的、特别用于识别船只的信息：其位置、其前进方向、其速度、其转向率、其路线、预定的离开日期和时间、预定的到达日期和时间；包括来自雷达和光学观测的信息的数据库。
4.用于增加现有AIS型系统的范围的方法，所述方法在包含权利要求1的特征的系统中被实现，所述方法的特征在于，其至少包含下列步骤：
●定义一个或多个参考地面站Sci，以及一个或多个参考船只Nrefi，
●对于控制覆盖区域Ai的处理中心Cti，
■在每一个时段T或给定持续时间的时间片期间：
●(在相关的时间段T期间)取得和累积由归属于所述处理中心的所述覆盖区域的参考站、参考船只Nrefi或参考海岸站Sci所检测的当前的各个本地AIS环境，
●通过将特定于所述船只的任何新信息(船只标识、位置、前进方向、速度等)合并到数据库D中，逐个本地环境地合并所述AIS信息，
■对必须广播该信息的每一个参考站(船只或海岸站)Nrefi或Sci进行格式化：
●对于所配置的能见半径，在相对于调度用于广播的参考站Nrefi或Sci的位置的给定半径内，对获取关于全球环境数据库中的物体的信息的特定数据库Mci进行格式化，
●经由卫星链路Ls或经由陆地通信模块Ri，发送所述格式化的信息Mci至所述参考站Nrefi或Sci，
●通过使用陆地通信模块Ri，向陆地上的用户广播所述全球环境信息，对于参考船只Nrefi，
●收集所述本地AIS环境并经由卫星链路Ls发送至所述处理中心Cti，
●经由AIS型信道，向位于由所述VHF范围所定义的小区内、装备有AIS型接收机的船只或物体广播所述扩展的环境Mci，对于参考海岸站Sci，
●收集所述本地AIS环境并经由陆地通信模块Ri发送至所述处理中心Cti，
●经由AIS型信道，向位于由所述VHF范围所定义的小区内、装备有AIS型接收机的船只或物体广播所述扩展的环境Mci。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在处理中心Cti中，所述全球AIS信息与可用的补充数据(雷达、光学观测、关于新危险位置的文本消息等)被合并，并且在于，与AIS小区Zi相关联的参考站、海岸站Sci或者参考船只Nrefi广播所合并的信息Mci。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所合并的信息包括关于天气状况和海洋状况的地理位置信息。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对于控制区域Ai或给定覆盖范围的处理中心Cti，所述方法针对所述参考站执行下列调度算法：
●通过将海岸站声明为参考站Sci来进行初始化，以时间段T的速率进行循环：
●预测由所述系统所管理的船只的位置：
○对于每条船只，
■在每一个未来的时间段T+dt期间，直至所述船只的预测范围
●在给定可用信息(预计的离开日期和时间、预计的到达日期和时间、航线，最后一次的信号发送)的情况下，预测所述位置、速度和前进方向
●确定合格船只：
○在每一个未来的时间段T+dt期间
■对于具有先前所提及的、使其能被用作参考站船只的模块的每条船只，
●如果所述船只(预测的轨迹)从针对所述时间段定义的区域或覆盖范围离开，则它是先验合格的
●选择参考船只Nrefi：
○为了想要的冗余级别进行重复
■在每一个未来的时间段期间
●对于每一条合格的船只，
○搜索以了解是否其它合格的船只在附近(在AIS/VHF范围内)，并选择最佳的(根据各种准则：商业船只、定价、航线、对每条船只的配置的改变的限制等)
○从合格船只的列表中移除所选择的船只
●更新所述覆盖范围的定义
●撤销所述参考船只：
○在每一个未来的时间段期间
■对于每一条参考船只Nrefi，
●搜索以了解是否其它船只或参考海岸站在附近(在AIS/VHF范围内)，并识别N个最佳的船只或参考海岸站(根据各种准则：商业船只、定价、航线、针对每条船只的配置的改变的限制等)，N定义了想要的冗余级别
●从所述参考船只的列表中移除未被选择的船只
■更新所述覆盖范围的定义。
8.使用根据权利要求7所述的方法来调度参考站Sci和/或Nrefi，以进行以下操作：
●收集所述本地AIS信息，并广播所合并的全球环境信息
●单独收集所述本地AIS信息
●单独重新广播所合并的全球环境信息
●通过另一参考站，检查所合并的全球环境信息的正确广播。
9.根据权利要求4所述的、用于检测所发送的信息中的不一致性或者检测在针对给定船只的通信操作中的故障的方法，该方法的特征在于，其至少包括下列步骤：
●在同一个小区内获取VHF范围内的两条船只A和B，
●对船只位于其内的所述区域或小区进行控制的处理中心Cti决定：所述船只A将监控由所述船只B发送的信息Mci(与从所述全球环境导出的区域有关的信息)，
●所述处理中心Cti向所述两条船只A和B发送相同的经合并的信息Mci，
●如果A被配置成监控由B发送的所述信息，则它将监控B经由所述AIS信道向VHF范围内的船只所广播的经合并的信息，所述船只A的终端实现用于确定所述船只B的身份和B所广播的信息的内容的模块(软件或硬件)。
10.根据权利要求4所述的用于检查由船只发送的AIS信息的一致性的方法，所述方法的特征在于，如果船只广播包含错误位置信息的AIS消息，则当该位置在地理上不归属于已获得所述AIS消息的船只或参考站的AIS小区Zi时，或者甚至当所述AIS消息尚未由接近所声明的位置的站或参考船只获得时，所述系统检测出所述位置不正确。
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