CN107483633A - 基于船舶自动识别系统的vts信息智能推送系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于船舶自动识别系统的VTS信息智能推送系统。本发明由AIS报文生成及播发模块、船舶航行计划定时推送模块、船舶航行计划变动推送模块、航行安全相关信息推送模块和智能回复信息推送模块组成，在系统启动时，系统进程将启动航行计划定时推送模块、航行计划变动推送模块、航行安全相关信息推送模块和智能回复信息推送模块的线程；当产生需推送的信息后，由AIS报文生成及播发线程完成由原始信息转换成AIS播发报文，并将其发送给AIS基站，由后者通过VHF的方式最终发送给目标船舶。本发明能够保证VTS中心与船舶之间能够快速、便捷、准确地确认船舶航行动态信息及航行安全相关信息，同时减少该类信息沟通对VHF通信频道的占用。

Description

基于船舶自动识别系统的VTS信息智能推送系统

技术领域

本发明涉及AIS、VTS领域，更具体的说，是一种结合AIS、VTS等相关技术，有系统根据设定规则，智能地定时、不定时将船舶航行动态信息和通航安全相关信息推送给目标船舶，同时可以根据船舶请求自动回复相关信息的系统。

背景技术

交管中心拥有世界上先进的VTS系统，融合运用雷达、船舶自动识别系统(AIS)及闭路电视系统(CCTV)等技术手段，全天24小时监控船舶往来交通，通过甚高频(VHF)为船舶提供优质的信息服务、助航服务和交通组织服务。管理与服务对象是按有关国际公约和国内规范规定，配备通信设备及主管机关要求加入VTS系统的船舶。据统计，交管中心每年实施船舶进出港交通组织约十万艘次，提供信息服务约十五万次，提供助航服务约九万次。交管中心管辖区域的呼叫、守听在09频道，交管中心与船舶之间、船舶与船舶之间都是通过该频道进行互相联系、交换信息，在如此大的交流量下，该频道显得有些拥挤，甚至嘈杂，有时彼此都听不清对方在说什么。船舶与交管中心进行航行动态计划确认是船舶备车之前必须做的工作，也是通过09频道进行确认。有时候遇上交通繁忙或者临时计划调整时，更是多次反复确认，更增加了09频道的负担，而且沟通效果也可能因沟通量的大幅增加受到很大影响。同时，为了保障航行安全，部分航行安全相关的信息也是通过09频道对外广播。这类信息数量不多，但是往往需要在一定时间内重复多次播出，不仅增加了值班员的工作量，也会多次占用该频道资源，加重该频道的资源紧张状态。

为了能够保证VTS中心与船舶之间能够快速、便捷、准确地确认船舶航行动态信息及航行安全相关信息，同时减少该类信息沟通对VHF通信频道的占用，需要寻求另外一种非VHF的方式进行该类信息沟通。

发明内容

本发明以AIS技术为载体，结合VTS相关技术，通过发送安全信息报文的方式，定时、不定时地将最新船舶动态信息和航行安全相关信息发送给目标船舶，同时可以根据船舶所发送的信息请求，将所需信息自动推送给船舶。

本发明基于船舶自动识别系统的VTS信息智能推送系统，由AIS报文生成及播发模块、船舶航行计划定时推送模块、船舶航行计划变动推送模块、航行安全相关信息推送模块和智能回复信息推送模块组成，在系统启动时，系统进程将启动航行计划定时推送模块、航行计划变动推送模块、航行安全相关信息推送模块和智能回复信息推送模块的线程；

所述AIS报文生成及播发模块按照下述步骤执行：首先确定原始播报内容，然后判断是否含有中文，如果含有中文就翻译为英文，确定全英文的播报内容，报文的信息内容部分是其特定的6位编码字符，而计算机使用的ASCII码是8位编码字符，因此在信息推送时，需要先将播发内容从8位编码字符转为6位编码字符，然后再根据播发方式：点对点播发和广播播发，组成其特定的报文格式数据进行播发；最后播发的信息进行AIS报文转换，播发的信息发送给AIS基站，再由AIS基站发送给AIS船舶；所述点对点播发，信息播发以单艘船舶为目标进行推送，每次信息推送只能发送给一艘船舶；广播播发，信息播发以某区域内的所有船舶为目标进行推送。

所述船舶航行计划定时推送模块按照下述步骤执行：首先，需要设定船舶航行计划自动推送时间参数N，确定提前推送时间；其次，定时从航行计划数据接口获取最新的航行计划信息，并更新到当前动态计划信息中；再次，定时判断是否有需要推送的信息，并将需推送信息中的计划时间、当前位置、计划位置等信息内容按照播发格式转换生成AIS播发报文，经由AIS基站推送给关联船舶；最后，从AIS实时数据中信息分析回执报文，当接收到基站的播发回执时，如果回执表明是点对点播发成功，则等待船舶接收确认回执，在接收该回执后确认此信息是否播发成功；如果确认信息播发失败，该信息将在下一播发周期进行再次播发，直至播发成功确认或超过播发次数限制；

所述船舶航行计划变动推送模块按照下述步骤执行：首先将该变动信息更新到本系统的当前航行计划列表中，同时根据系统设定参数判定通过实时或定时的方式推送给关联船舶；如果是实时方式，系统将即时推送变动信息；如果是定时方式，系统将判断新计划时间是否在自动推送时间之内，是则将即时推送，否则将定时推送；在推送时，系统将航行计划内容按照播发格式转换生成AIS播发报文，经由AIS基站推送给关联船舶；

所述航行安全相关信息推送模块按照下述步骤执行：获取需要播发的信息同时设定播发区域、播发开始时间、播发结束时间、播发次数、播发间隔等参数，系统自动计划需要播发的时间点，在各播发时间点将播发内容发送给设定区域内的船舶；在推送时，系统将航行安全相关信息内容按照播发格式转换生成AIS播发报文，经由AIS基站推送给船舶；信息播发后，从AIS实时数据中信息分析回执报文，当接收到基站的播发回执时，如果回执表明是播发成功，则确认此信息播发成功，反之则播发失败；如果信息播发失败，该信息将在下一播发周期进行再次播发，直至播发成功确认或超过播发次数限制；

所述智能回复信息推送模块按照下述步骤执行：首先，系统从AIS基站接收AIS实时数据，并实时监控、处理船舶发送的所有数据，分析信息类型；其次，当筛选出为航行信息查询请求时，将具体分析所请求的信息类型；当船舶请求的信息类型为航行计划信息，系统将从航行计划数据库表中查找其当前有效地航行计划信息，当船舶请求类型为航行安全相关信息时，系统将根据船舶当前坐标位置，从航行安全信息数据库表中查找与其位置相关的信息；最后，系统将需发送的信息内容转换生成AIS播发报文发送给AIS基站，由后者发送给请求船舶；信息发送给AIS基站后，当接收到基站的播发回执时，如果回执表明播发成功，则等待船舶接收确认回执，在接收该回执后确认此信息是否播发成功；如果回执表明播发失败或者在一定时间内没有接收到回执，都可以确认本次信息回复失败。

(1)AIS报文播发及编码转换

本系统是通过AIS技术的应用来实现信息的推送服务，因此需要借助于AIS系统完成。AIS系统是船舶自动识别系统(Automatic Identification System)的简称，由岸基(基站)设施和船载设备共同组成，是一种新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。

根据AIS技术标准规定，岸与船之间、船与船之间可以通过发送安全报文的方式进行信息传递。安全报文分为两种，一种是点对点播发，信息播发以单艘船舶为目标进行推送，因此每次信息推送只能发送给一艘船舶；另一种是广播播发，信息播发以某区域内的所有船舶为目标进行推送，因此每次信息推送可以发送给若干艘船舶。在AIS岸基系统中，信息收发的最小组成单元是AIS基站，因此广播播发模式的最小范围是某一AIS基站的覆盖范围。

AIS系统中，报文的信息内容部分是其特定的6位编码字符，而计算机使用的ASCII码是8位编码字符，因此在信息推送时，需要先将播发内容从8位编码字符转为6位编码字符，然后再根据播发方式(点对点播发和广播播发)组成其特定的报文格式数据。本系统与AIS基站通过网络是通TCP/IP协议互通，将AIS报文数据发送给AIS基站后，后者通过AIS系统的VHF将报文推送给船舶。船载AIS设备收到报文后，自动对报文进行解码，并通过ASCII码字符显示。

(2)AIS船舶关联

在AIS系统中，每艘船舶都有唯一的MMSI，岸基系统及其它船舶通过MMSI来识别某一船舶。在AIS信息播发机制中，点对点播发模式是以某一艘船舶为目标，需要指定目标船舶的MMSI，因此要将VTS相关信息通过AIS系统进行点对点信息播发时，就需要首先确定VTS目标的MMSI。但在VTS系统中，MMSI并不是必须的，部分VTS目标是没有MMSI数据的，因此在对这些船舶推送信息之前，需要先确定它们的MMSI。在船舶基本资料中，还有IMO、呼号、船舶登记号、船舶内部编号等是有唯一性的属性；而在AIS信息资料中，对应有IMO、呼号两个属性，因此可以考虑将船舶基本资料和AIS船舶资料中的IMO、呼号两个属性的数据作对比，实现AIS船舶与VTS船舶的完全关联，确定MMSI。

(3)播发内容

系统根据条件设定，能够自动向目标船舶推送相关信息。需要推送的信息分为两大类，即船舶动态计划信息和航行安全相关信息。

船舶动态计划信息是船舶进、出港计划信息，主要涉及包括船舶基本资料、计划信息(计划时间、船舶当前位置、动向、目的位置)、泊位资料、引航拖带计划等。该数据由交管中心的航行计划MIS系统提供，通过该系统的HTTP数据接口，可以获取当前最新的航行计划数据。航行动态计划信息的推送一般情况下可根据系统设定参数进行推送，也可以在获取最新动态计划数据时推送。同时，航行计划MIS系统会将动态计划变更信息实时地推送到本系统，本系统接收处理后将变动信息实时推送给船舶。航行动态计划信息和航行计划变动信息都需要进行AIS报文转换，由系统发送给AIS基站，再由后者发送给AIS船舶。

航行安全相关信息，包括通航警告、水文气象、交通管制等，该类信息以某一区域范围内的所有船舶为目标进行推送，可以根据推送条件进行实时/定时，单次/多次重复推送。这类信息可以由操作员人工录入，也可以通过HTTP或WebService的方式，从相关数据接口获取数据。在录入或获取新航行安全相关信息后，系统将内容转成AIS报文发送给AIS基站，由后者发送给AIS船舶。

(4)中英文转换

AIS技术标准是一个国际性的标准，其报文数据仅支持数字、英文字母及符号，因此在本系统中的AIS信息推送过程中，还存在一个中英文转换的过程。

航行动态计划信息中，信息推送内容包括动态计划时间、当前位置、动向、计划位置等数据。计划时间数据为标准时间格式(MM‐DD HH:mm)，不需要转换；当前位置和计划位置数据为海上、锚地、码头的中文名称等，因此需要对应转换为英文名称；动向数据为进、出、移泊等中文，因此也需要对应转换成英文。在系统实现中，设计对照字典，一次设定之后，系统会自动进行转换。

航行安全相关信息中，根据交通部海事局的信息规范，每种通航警告信息都有其模板，包括中文的和英文的。使用过程中只要按照模板输入相关数值项，系统就能自动生成中、英文两种信息内容。因此，航行安全信息在录入时，系统就能自动按照模板生成最终用户推送的英文信息内容。如果是通过HTTP或WebService接口获取航行安全相关信息，需要接口中直接提供英文内容，或者获取中文内容后人工处理成英文内容。

(5)智能回复

本系统能够对船舶请求进行自动回复。首先，交管中心需要确定每种信息的请求码，并通过某些手段对外公布，以便AIS船舶在需要时可以使用。本系统从AIS基站接收AIS实时数据并实时分析，如果检测出其中含有信息请求报文，就会分析判断其中的信息请求类型，从数据库中搜索与之相关的航行计划动态信息或航行安全相关信息，将相关信息转换成AIS报文发送给AIS基站，再由后者发送给请求船舶，船上设备就会显示出其所请求的信息内容。由此，在无人工参与的情况下，船舶就能自行获取所需信息，提升数据传递的实时性和有效性，提高交管中心的服务水准。

(6)信息推送回执确认

根据AIS技术标准的规定，通过AIS基站向AIS船舶进行信息推送的过程中，首先AIS基站会返回一个信息播发的反馈，表明AIS基站是否对外发送了该播发内容。对于点对点播发模式，AIS船舶在接收到播发报文之后，也会返回一个信息接收确认报文；而对于广播模式，船舶不用进行确认，默认基站反馈已经对外播发信息，则认为该基站覆盖范围的所有船舶已经接收到。因此，对于点对点播发，在收到目标船舶返回的确定报文确认该信息播发是否成功。

本系统从AIS基站接收AIS实时数据，除了能够取得AIS船舶的动、静态数据，分析出信息请求报文并作智能回复，还可以通过监测分析其中的回执报文，对信息推送进行状态监控，确认信息推送是否成功。如果没有收到确认回执或确认失败，系统将根据控制参数设定确定是否在下一推送时间再次推送。

本发明具有如下有益效果：

本发明能够保证VTS中心与船舶之间能够快速、便捷、准确地确认船舶航行动态信息及航行安全相关信息，同时减少该类信息沟通对VHF通信频道的占用。

附图说明

图1是AIS报文生成及播发流程图；

图2是船舶航行计划定时推送流程图；

图3是船舶航行计划变动推送流程图；

图4是航行安全相关信息推送流程图；

图5是智能回复信息推送流程图；

图6是系统总体逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图，对信息处理流程具体说明。

(1)AIS报文生成及播发模块，如图1所示；

在本发明的实现过程中，最核心的部分是将需要推送的信息内容最终发送到目标船舶。

首先，因为原始信息内容是中文的，就需要一个中英文转换的过程，将中文原始信息内容转换成英文内容；其次，因为AIS技术使用的是6位编码字符，因此需要将英文内容从8位ASCII编码字符转换成AIS的6位编码字符；再次，根据AIS播发模式(点对点或广播)，将6位编码的播发内容按照AIS技术规定的报文格式生成AIS播发报文；最后，将AIS播发报文发送给AIS基站，并由后者发送给目标船舶。

(2)船舶航行计划定时推送模块，如图2所示，

要使系统能够正常定时推送船舶航行计划，首先，需要设定船舶航行计划自动推送时间参数N，确定提前推送时间。其次，定时从航行计划数据接口获取最新的航行计划信息，并更新到当前动态计划信息中。再次，定时判断是否有需要推送的信息，并将需推送信息中的计划时间、当前位置、计划位置等信息内容按照播发格式转换生成AIS播发报文，经由AIS基站推送给关联船舶。最后，从AIS实时数据中信息分析回执报文，当接收到基站的播发回执时，如果回执表明是点对点播发成功，则等待船舶接收确认回执，在接收该回执后确认此信息是否播发成功。如果确认信息播发失败，该信息将在下一播发周期进行再次播发，直至播发成功确认或超过播发次数限制(如果设定最多播发次数)。

船舶航行计划是每天进行编排的，因此系统每天定时从船舶航行计划信息的数据接口获取最新数据，生成系统内的当前动态计划列表，并根据每条航行计划的计划时间进行自动推送。

(3)船舶航行计划变动推送模块，如图3所示，

按照约定，本系统实时监控船舶航行计划变动的数据接口，当从该接口获得变动信息时，首先将该变动信息更新到本系统的当前航行计划列表中，同时根据系统设定参数判定通过实时或定时的方式推送给关联船舶。如果是实时方式，系统将即时推送变动信息；如果是定时方式，系统将判断新计划时间是否在自动推送时间之内，是则将即时推送，否则将定时推送。在推送时，系统将航行计划内容按照播发格式转换生成AIS播发报文，经由AIS基站推送给关联船舶。

同样地，从AIS实时数据中信息分析基站回执报文和船舶回执报文，确认信息播发是否成功，并做相应标注及操作。

(4)航行安全相关信息推送模块，如图4所示，

该类信息推送的数据内容可以从相关数据接口获取，也可以人工录入，添加内容时需要同时设定播发区域、播发开始时间、播发结束时间、播发次数、播发间隔等参数，系统自动计划需要播发的时间点，在各播发时间点将播发内容发送给设定区域内的船舶。在推送时，系统将航行安全相关信息内容按照播发格式转换生成AIS播发报文，经由AIS基站推送给船舶。

信息播发后，从AIS实时数据中信息分析回执报文，当接收到基站的播发回执时，如果回执表明是播发成功，则确认此信息播发成功，反之则播发失败。如果信息播发失败，该信息将在下一播发周期进行再次播发，直至播发成功确认或超过播发次数限制(如果设定最多播发次数)。

(5)智能回复信息推送模块，如图5所示，

在本方法实现过程中，首先，系统从AIS基站接收AIS实时数据，并实时监控、处理船舶发送的所有数据，分析信息类型。其次，当筛选出为航行信息查询请求时，将具体分析所请求的信息类型(航行计划信息、航行安全相关信息、水文气象等)。当船舶请求的信息类型为航行计划信息，系统将从航行计划数据库表中查找其当前有效地航行计划信息，当船舶请求类型为航行安全相关信息时，系统将根据船舶当前坐标位置，从航行安全信息数据库表中查找与其位置相关的信息。最后，系统将需发送的信息内容转换生成AIS播发报文发送给AIS基站，由后者发送给请求船舶。

信息发送给AIS基站后，当接收到基站的播发回执时，如果回执表明播发成功，则等待船舶接收确认回执，在接收该回执后确认此信息是否播发成功。如果回执表明播发失败或者在一定时间内没有接收到回执，都可以确认本次信息回复失败。

(6)系统总体逻辑，如图6所示，

本发明所开发的系统由AIS报文生成及播发、船舶航行计划定时推送、船舶航行计划变动推送、航行安全相关信息推送和智能回复信息推送功能组成，各部分有机得结合在一起，形成一个完整的基于AIS网络的VTS信息推送智能系统。

在系统启动时，系统进程将启动四个分别负责航行计划定时推送、航行计划变动推送、航行安全相关信息推送和智能回复信息推送等能型的线程。这些线程或者定时从外部获取需推送的信息，或者实时监听接收外部转发来的需推送的信息，或者实时分析信息推送请求，当产生需推送的信息后，由AIS报文生成及播发线程完成由原始信息转换成AIS播发报文，并将其发送给AIS基站，由后者通过VHF的方式最终发送给目标船舶。同时，该线程负责对播发回执进行处理，并将处理结果反馈给原始推送信息的线程。系统各部分分工合作，完整整体的信息推送工作。

Claims (3)

1.一种基于船舶自动识别系统的VTS信息智能推送系统，其特征是，系统由AIS报文生成及播发模块、船舶航行计划定时推送模块、船舶航行计划变动推送模块、航行安全相关信息推送模块和智能回复信息推送模块组成，在系统启动时，系统进程将启动航行计划定时推送模块、航行计划变动推送模块、航行安全相关信息推送模块和智能回复信息推送模块的线程；

所述AIS报文生成及播发模块按照下述步骤执行：首先确定原始播报内容，然后判断是否含有中文，如果含有中文就翻译为英文，确定全英文的播报内容，报文的信息内容部分是其特定的6位编码字符，而计算机使用的ASCII码是8位编码字符，因此在信息推送时，需要先将播发内容从8位编码字符转为6位编码字符，然后再根据播发方式：点对点播发和广播播发，组成其特定的报文格式数据进行播发；最后播发的信息进行AIS报文转换，播发的信息发送给AIS基站，再由AIS基站发送给AIS船舶；所述点对点播发，信息播发以单艘船舶为目标进行推送，每次信息推送只能发送给一艘船舶；广播播发，信息播发以某区域内的所有船舶为目标进行推送。

所述船舶航行计划定时推送模块按照下述步骤执行：首先，需要设定船舶航行计划自动推送时间参数N，确定提前推送时间；其次，定时从航行计划数据接口获取最新的航行计划信息，并更新到当前动态计划信息中；再次，定时判断是否有需要推送的信息，并将需推送信息中的计划时间、当前位置、计划位置等信息内容按照播发格式转换生成AIS播发报文，经由AIS基站推送给关联船舶；最后，从AIS实时数据中信息分析回执报文，当接收到基站的播发回执时，如果回执表明是点对点播发成功，则等待船舶接收确认回执，在接收该回执后确认此信息是否播发成功；如果确认信息播发失败，该信息将在下一播发周期进行再次播发，直至播发成功确认或超过播发次数限制；

所述船舶航行计划变动推送模块按照下述步骤执行：首先将该变动信息更新到本系统的当前航行计划列表中，同时根据系统设定参数判定通过实时或定时的方式推送给关联船舶；如果是实时方式，系统将即时推送变动信息；如果是定时方式，系统将判断新计划时间是否在自动推送时间之内，是则将即时推送，否则将定时推送；在推送时，系统将航行计划内容按照播发格式转换生成AIS播发报文，经由AIS基站推送给关联船舶；

所述航行安全相关信息推送模块按照下述步骤执行：获取需要播发的信息同时设定播发区域、播发开始时间、播发结束时间、播发次数、播发间隔等参数，系统自动计划需要播发的时间点，在各播发时间点将播发内容发送给设定区域内的船舶；在推送时，系统将航行安全相关信息内容按照播发格式转换生成AIS播发报文，经由AIS基站推送给船舶；信息播发后，从AIS实时数据中信息分析回执报文，当接收到基站的播发回执时，如果回执表明是播发成功，则确认此信息播发成功，反之则播发失败；如果信息播发失败，该信息将在下一播发周期进行再次播发，直至播发成功确认或超过播发次数限制；

所述智能回复信息推送模块按照下述步骤执行：首先，系统从AIS基站接收AIS实时数据，并实时监控、处理船舶发送的所有数据，分析信息类型；其次，当筛选出为航行信息查询请求时，将具体分析所请求的信息类型；当船舶请求的信息类型为航行计划信息，系统将从航行计划数据库表中查找其当前有效地航行计划信息，当船舶请求类型为航行安全相关信息时，系统将根据船舶当前坐标位置，从航行安全信息数据库表中查找与其位置相关的信息；最后，系统将需发送的信息内容转换生成AIS播发报文发送给AIS基站，由后者发送给请求船舶；信息发送给AIS基站后，当接收到基站的播发回执时，如果回执表明播发成功，则等待船舶接收确认回执，在接收该回执后确认此信息是否播发成功；如果回执表明播发失败或者在一定时间内没有接收到回执，都可以确认本次信息回复失败。

2.根据权利要求1所述的基于船舶自动识别系统的VTS信息智能推送系统，其特征是，所述点对点播发模式是以某一艘船舶为目标，需要指定目标船舶的MMSI，在AIS系统中，每艘船舶都有唯一的MMSI，岸基系统及其它船舶通过MMSI来识别某一船舶，在AIS信息资料中，对应有IMO、呼号两个属性，因此将船舶基本资料和AIS船舶资料中的IMO、呼号两个属性的数据作对比，实现AIS船舶与VTS船舶的完全关联，可以确定MMSI。

3.根据权利要求1所述的基于船舶自动识别系统的VTS信息智能推送系统，其特征是，所述推送的信息分为两大类，即船舶动态计划信息和航行安全相关信息；船舶动态计划信息是船舶进、出港计划信息，航行安全相关信息，包括通航警告、水文气象、交通管制。