CN111899566A - 一种基于ais的船舶交通管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于AIS的船舶交通管理系统，涉及船舶交通管理技术领域；由船舶交通管制中心、一组AIS岸台和船舶组成，所述船舶交通管制中心与船舶均配备有AIS收发设备，其系统工作模式是船对船、船对岸、岸对船的状态，系统可自主运行，用户干预达到最小。本发明通过交通管制中心、AIS岸台和船舶共同组成交通管理系统，管理人员能够通过船舶反馈信息准确了解船舶的各方面信息，能在电子海图上显示所有船舶可视化的航向、航线、航名等信息，达到改进海事通信的功能，还能能通过这些信息向船舶发送指令或者安全信号，并且船舶之间还能互相了解航向、航速等信息，能增强船舶间避免碰撞的措施。
Description
技术领域
本发明涉及船舶交通管理技术领域，尤其涉及一种基于AIS的船舶交通管理系统。
背景技术
船舶交通管理系统是海事主管机关对港口及沿海船舶交通进行实时监控的重要手段之一，目前世界上已建成船舶交通管理系统500多处，而我国自1978年在宁波港开始建设第一个船舶交通管理系统以来，经过三十几年的建设与发展，已拥有35个不同规模、不同类型的船舶交通管理系统，船舶交通管理系统建设和发展对改善船舶交通秩序、减少船舶交通事故、提高航道通过能力和船舶营运效率、提高港口资源利用率、促进海上安全监督管理的现代化以及优化通航环境等方面起到了重要作用。
但是目前的船舶交通管理系统中，每个船舶与交通管理中心之间均为独立线路或者频道进行信息交互，船舶与船舶之间无法实现信息交互，船舶在航行过程中，对其他船舶的信息均靠交通管理中心的调度和自身雷达的配合，但是航海雷达智能探测目标船的位置。平均速度和航向，不能获取目标船的瞬时速度和船首向，并且雷达还存在近距盲区，近距目标图像和数据不能显示，若交通管理中心调度出现失误，容易出现船舶之间碰撞风险。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于AIS的船舶交通管理系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于AIS的船舶交通管理系统，由船舶交通管制中心、一组AIS岸台和船舶组成，所述船舶交通管制中心与船舶均配备有AIS收发设备，其系统工作模式是船对船、船对岸、岸对船的状态，系统可自主运行，用户干预达到最小。
优选地：所述AIS岸台受同一所述船舶交通管制中心控制，发布一些有关安全的航行警告、交通和港口管理局的有关信息和GNSS改正信号灯，所述船舶一般提供MMSI(船舶识别代号)、船名、船位、航速、航向、起始港、目的港和索状货物等信息。
优选地：所述AIS收发设备均通过VHF专用频道链接，一组中的多台所述AIS岸台分布布置，共同组成中继站，所有船舶配备的AIS收发设备持续不断地向其他船舶配备的AIS收发设备和船舶交通管制中心播发静态和动态的本船航行信息，同时也连续的接收其他船舶配合的AIS收发设备和船舶佳通管制中心的数据，不需要船舶值班驾驶员的认为干预，所述AIS岸台可以在轮询模式下向某一特定的船载AIS收发设备发出要求更新船舶信息的指令，特定船舶载收到更新信息的指令后，将更新后的新信息在相同的VHF频道上发出，所述AIS岸台也可以轮询某一制定海区内的所有船舶，船舶与船舶之间也可以通过消息的形式了解船舶件的有关信息。
优选地：所述AIS收发设备包括VHF发射机：两个TDMA(时分多路寻址)工作在两个并行VHF频道上、70频道的DSC(数字选择呼叫)接收机、接口电路、信息处理器、液晶显示器和内置的GPS接收机，GPS接收机为整个系统提供世界时参数，用于系统同步，当外界GPS连接失败是，内置的GPS接收机也能提供位置信息、对地航向和对地航速，液晶显示器显示所有关于静态和动态信息所需要的信息、航海信息和有关安全类的短消息。
优选地：所述VHF发射机使用自组织的TDMA(时分多路寻址)，其每分钟划分为4500个时间段，每个时间段可发布一条不长于256比特的信息；在统一的VHF频道上，VHF无线电波覆盖范围内的任何AIS收发设备都能自行互不干扰的发送报告和接收全部船舶、AIS岸台和船舶交通管制中的报告，所述AIS收发设备能同时容纳200-300搜船舶，当系统超载的情况下，按距离放弃距离较远的船舶，其每分钟可以处理200个以上的报告，数据间隔2秒更新一次。
优选地：所述信息处理器，能够工作于一组海上频率，具有频道选择及切换手段，既可工作于近程也可工作于远程，所述VHF发射机由信息处理器控制，用VHFCHN87B、VHFCHN88B两个国际专用频道自动发射按协议通信方案规定的已调信号，其频带为25KHZ，AIS收发设备是同时在这两个频率上接收信息，而发射信息时在这两个频率上交替进行。
优选地：所述AIS收发设备的主要工作参数为，工作频率：161.975MHz和162.025MHz；频率范围为156.025-062.025MHz；调制GMSKBT0.5；数据率为9600bits/s；输出功率12.5W。
优选地：所述AIS收发设备还包括身份识别模块，当AIS收发设备在进行自主收发工作的期间，其液晶显示器处于休眠状态，当船舶的船长或者交通管制中心的管理人员需要通过显示器查看信息时，首先要进行语音唤醒，其步骤如下：
S1：在收到用户的语音数据后，获取语音数据的声纹特征，并基于声纹特征构建对应的声纹特征向量；
S2：将声纹特征向量输入预先训练生成的背景信道模型，以构建出语音数据对应的当前声纹鉴别向量；
S3：将当前声纹鉴别向量与预存的该用户的标准声纹鉴别向量之间的空间距离，基于该距离进行身份验证，并生成验证结果；
S4：结果符合，则进行S2步骤，结果不符，则返回S1步骤。
优选地：所述S1中，在收到用户的语音数据后，利用长语音切分技术Mode1Vad，将拾取的语音信号切分为多个短语音，其包括：
S11：根据预先建立的静音模型，利用深度学习算法对持续性语音信号的每帧语言进行识别，以识别出静音语言；
S12：以静音语音为切分点，将持续性语音信号切分为多个段语音。
本发明的有益效果为：
1.本发明通过交通管制中心、AIS岸台和船舶共同组成交通管理系统，搭载在交通管制中心和船舶上的AIS收发设备可通过AIS岸台尽心信息交互，管理人员能够通过船舶反馈信息准确了解船舶的各方面信息，能在电子海图上显示所有船舶可视化的航向、航线、航名等信息，达到改进海事通信的功能，还能能通过这些信息向船舶发送指令或者安全信号，并且船舶之间还能互相了解航向、航速等信息，能增强船舶间避免碰撞的措施。
2.本发明通过设置有身份识别模块，利用长语音切分技术可以将语音切分，消除静音段，再对切分后的语音进行声纹向量识别，起到了只有授权者可以使用本系统，避免了在现实安保出现漏洞的情况下，授权之外人员非法获取船舶信息和非法指挥的情况的发生，提高了系统的安全性。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于AIS的船舶交通管理系统中的结构组成示意图；
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
实施例1：
一种基于AIS的船舶交通管理系统，由船舶交通管制中心、一组AIS岸台和船舶组成，所述船舶交通管制中心与船舶均配备有AIS收发设备，其系统工作模式是船对船、船对岸、岸对船的状态，系统可自主运行，用户干预达到最小。
所述AIS岸台受同一所述船舶交通管制中心控制，发布一些有关安全的航行警告、交通和港口管理局的有关信息和GNSS改正信号灯，所述船舶一般提供MMSI(船舶识别代号)、船名、船位、航速、航向、起始港、目的港和索状货物等信息。
所述所述AIS收发设备均通过VHF专用频道链接，一组中的多台所述AIS岸台分布布置，共同组成中继站，所有船舶配备的AIS收发设备持续不断地向其他船舶配备的AIS收发设备和船舶交通管制中心播发静态和动态的本船航行信息，同时也连续的接收其他船舶配合的AIS收发设备和船舶佳通管制中心的数据，不需要船舶值班驾驶员的认为干预，所述AIS岸台可以在轮询模式下向某一特定的船载AIS收发设备发出要求更新船舶信息的指令，特定船舶载收到更新信息的指令后，将更新后的新信息在相同的VHF频道上发出，所述AIS岸台也可以轮询某一制定海区内的所有船舶，船舶与船舶之间也可以通过消息的形式了解船舶件的有关信息。
所述AIS收发设备包括VHF发射机：两个TDMA(时分多路寻址)工作在两个并行VHF频道上、70频道的DSC(数字选择呼叫)接收机、接口电路、信息处理器、液晶显示器和内置的GPS接收机，GPS接收机为整个系统提供世界时参数，用于系统同步，当外界GPS连接失败是，内置的GPS接收机也能提供位置信息、对地航向和对地航速，液晶显示器显示所有关于静态和动态信息所需要的信息、航海信息和有关安全类的短消息。
所述VHF发射机使用自组织的TDMA(时分多路寻址)，其每分钟划分为4500个时间段，每个时间段可发布一条不长于256比特的信息；在统一的VHF频道上，VHF无线电波覆盖范围内的任何AIS收发设备都能自行互不干扰的发送报告和接收全部船舶、AIS岸台和船舶交通管制中的报告，所述AIS收发设备能同时容纳200-300搜船舶，当系统超载的情况下，按距离放弃距离较远的船舶，其每分钟可以处理200个以上的报告，数据间隔2秒更新一次。
所述信息处理器，能够工作于一组海上频率，具有频道选择及切换手段，既可工作于近程也可工作于远程，所述VHF发射机由信息处理器控制，用VHFCHN87B、VHFCHN88B两个国际专用频道自动发射按协议通信方案规定的已调信号，其频带为25KHZ，AIS收发设备是同时在这两个频率上接收信息，而发射信息时在这两个频率上交替进行。
所述AIS收发设备的主要工作参数为，工作频率：161.975MHz和162.025MHz；频率范围为156.025-062.025MHz；调制GMSKBT0.5；数据率为9600bits/s；输出功率12.5W。
本实施例中，通过交通管制中心、AIS岸台和船舶共同组成交通管理系统，搭载在交通管制中心和船舶上的AIS收发设备可通过AIS岸台尽心信息交互，管理人员能够通过船舶反馈信息准确了解船舶的各方面信息，能在电子海图上显示所有船舶可视化的航向、航线、航名等信息，达到改进海事通信的功能，还能能通过这些信息向船舶发送指令或者安全信号，并且船舶之间还能互相了解航向、航速等信息，能增强船舶间避免碰撞的措施。
实施例2：
一种基于AIS的船舶交通管理系统，由船舶交通管制中心、一组AIS岸台和船舶组成，所述船舶交通管制中心与船舶均配备有AIS收发设备，其系统工作模式是船对船、船对岸、岸对船的状态，系统可自主运行，用户干预达到最小。
所述AIS岸台受同一所述船舶交通管制中心控制，发布一些有关安全的航行警告、交通和港口管理局的有关信息和GNSS改正信号灯，所述船舶一般提供MMSI(船舶识别代号)、船名、船位、航速、航向、起始港、目的港和索状货物等信息。
所述AIS收发设备均通过VHF专用频道链接，一组中的多台所述AIS岸台分布布置，共同组成中继站，所有船舶配备的AIS收发设备持续不断地向其他船舶配备的AIS收发设备和船舶交通管制中心播发静态和动态的本船航行信息，同时也连续的接收其他船舶配合的AIS收发设备和船舶佳通管制中心的数据，不需要船舶值班驾驶员的认为干预，所述AIS岸台可以在轮询模式下向某一特定的船载AIS收发设备发出要求更新船舶信息的指令，特定船舶载收到更新信息的指令后，将更新后的新信息在相同的VHF频道上发出，所述AIS岸台也可以轮询某一制定海区内的所有船舶，船舶与船舶之间也可以通过消息的形式了解船舶件的有关信息。
所述AIS收发设备包括VHF发射机：两个TDMA(时分多路寻址)工作在两个并行VHF频道上、70频道的DSC(数字选择呼叫)接收机、接口电路、信息处理器、液晶显示器和内置的GPS接收机，GPS接收机为整个系统提供世界时参数，用于系统同步，当外界GPS连接失败是，内置的GPS接收机也能提供位置信息、对地航向和对地航速，液晶显示器显示所有关于静态和动态信息所需要的信息、航海信息和有关安全类的短消息。
所述VHF发射机使用自组织的TDMA(时分多路寻址)，其每分钟划分为4500个时间段，每个时间段可发布一条不长于256比特的信息；在统一的VHF频道上，VHF无线电波覆盖范围内的任何AIS收发设备都能自行互不干扰的发送报告和接收全部船舶、AIS岸台和船舶交通管制中的报告，所述AIS收发设备能同时容纳200-300搜船舶，当系统超载的情况下，按距离放弃距离较远的船舶，其每分钟可以处理200个以上的报告，数据间隔2秒更新一次。
所述信息处理器，能够工作于一组海上频率，具有频道选择及切换手段，既可工作于近程也可工作于远程，所述VHF发射机由信息处理器控制，用VHFCHN87B、VHFCHN88B两个国际专用频道自动发射按协议通信方案规定的已调信号，其频带为25KHZ，AIS收发设备是同时在这两个频率上接收信息，而发射信息时在这两个频率上交替进行。
所述AIS收发设备的主要工作参数为，工作频率：161.975MHz和162.025MHz；频率范围为156.025-062.025MHz；调制GMSKBT0.5；数据率为9600bits/s；输出功率12.5W。
所述AIS收发设备还包括身份识别模块，当AIS收发设备在进行自主收发工作的期间，其液晶显示器处于休眠状态，当船舶的船长或者交通管制中心的管理人员需要通过显示器查看信息时，首先要进行语音唤醒，其步骤如下：
S1：在收到用户的语音数据后，获取语音数据的声纹特征，并基于声纹特征构建对应的声纹特征向量；
S2：将声纹特征向量输入预先训练生成的背景信道模型，以构建出语音数据对应的当前声纹鉴别向量；
S3：将当前声纹鉴别向量与预存的该用户的标准声纹鉴别向量之间的空间距离，基于该距离进行身份验证，并生成验证结果；
S4：结果符合，则进行S2步骤，结果不符，则返回S1步骤。
所述S1中，在收到用户的语音数据后，利用长语音切分技术Mode1Vad，将拾取的语音信号切分为多个短语音，其包括：
S11：根据预先建立的静音模型，利用深度学习算法对持续性语音信号的每帧语言进行识别，以识别出静音语言；
S12：以静音语音为切分点，将持续性语音信号切分为多个段语音。
本实施例中，在AIS收发设备中增加了身份识别，进行信息查看时，需要先用语音进行唤醒，本发明利用长语音切分技术可以将语音切分，消除静音段，再对切分后的语音进行声纹向量识别，起到了只有授权者可以使用本系统，避免了在现实安保出现漏洞的情况下，授权之外人员非法获取船舶信息和非法指挥的情况的发生，提高了系统的安全性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于AIS的船舶交通管理系统，由船舶交通管制中心、一组AIS岸台和船舶组成，其特征在于，所述船舶交通管制中心与船舶均配备有AIS收发设备，其系统工作模式是船对船、船对岸、岸对船的状态，系统可自主运行，用户干预达到最小。
2.根据权利要求1所述的一种基于AIS的船舶交通管理系统，其特征在于，所述AIS岸台受同一所述船舶交通管制中心控制，发布一些有关安全的航行警告、交通和港口管理局的有关信息和GNSS改正信号灯，所述船舶一般提供MMSI(船舶识别代号)、船名、船位、航速、航向、起始港、目的港和索状货物等信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于AIS的船舶交通管理系统，其特征在于，所述AIS收发设备均通过VHF专用频道链接，一组中的多台所述AIS岸台分布布置，共同组成中继站，所有船舶配备的AIS收发设备持续不断地向其他船舶配备的AIS收发设备和船舶交通管制中心播发静态和动态的本船航行信息，同时也连续的接收其他船舶配合的AIS收发设备和船舶佳通管制中心的数据，不需要船舶值班驾驶员的认为干预，所述AIS岸台可以在轮询模式下向某一特定的船载AIS收发设备发出要求更新船舶信息的指令，特定船舶载收到更新信息的指令后，将更新后的新信息在相同的VHF频道上发出，所述AIS岸台也可以轮询某一制定海区内的所有船舶，船舶与船舶之间也可以通过消息的形式了解船舶件的有关信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于AIS的船舶交通管理系统，其特征在于，所述AIS收发设备包括VHF发射机：两个TDMA(时分多路寻址)工作在两个并行VHF频道上、70频道的DSC(数字选择呼叫)接收机、接口电路、信息处理器、液晶显示器和内置的GPS接收机，GPS接收机为整个系统提供世界时参数，用于系统同步，当外界GPS连接失败是，内置的GPS接收机也能提供位置信息、对地航向和对地航速，液晶显示器显示所有关于静态和动态信息所需要的信息、航海信息和有关安全类的短消息。
5.根据权利要求4所述的一种基于AIS的船舶交通管理系统，其特征在于，所述VHF发射机使用自组织的TDMA(时分多路寻址)，其每分钟划分为4500个时间段，每个时间段可发布一条不长于256比特的信息；在统一的VHF频道上，VHF无线电波覆盖范围内的任何AIS收发设备都能自行互不干扰的发送报告和接收全部船舶、AIS岸台和船舶交通管制中的报告，所述AIS收发设备能同时容纳200-300搜船舶，当系统超载的情况下，按距离放弃距离较远的船舶，其每分钟可以处理200个以上的报告，数据间隔2秒更新一次。
6.根据权利要求4所述的一种基于AIS的船舶交通管理系统，其特征在于，所述信息处理器，能够工作于一组海上频率，具有频道选择及切换手段，既可工作于近程也可工作于远程，所述VHF发射机由信息处理器控制，用VHFCHN87B、VHFCHN88B两个国际专用频道自动发射按协议通信方案规定的已调信号，其频带为25KHZ，AIS收发设备是同时在这两个频率上接收信息，而发射信息时在这两个频率上交替进行。
7.根据权利要求1所述的一种基于AIS的船舶交通管理系统，其特征在于，所述AIS收发设备的主要工作参数为，工作频率：161.975MHz和162.025MHz；频率范围为156.025-062.025MHz；调制GMSKBT0.5；数据率为9600bits/s；输出功率12.5W。
8.根据权利要求1所述的一种基于AIS的船舶交通管理系统，其特征在于，所述AIS收发设备还包括身份识别模块，当AIS收发设备在进行自主收发工作的期间，其液晶显示器处于休眠状态，当船舶的船长或者交通管制中心的管理人员需要通过显示器查看信息时，首先要进行语音唤醒，其步骤如下：
S1：在收到用户的语音数据后，获取语音数据的声纹特征，并基于声纹特征构建对应的声纹特征向量；
S2：将声纹特征向量输入预先训练生成的背景信道模型，以构建出语音数据对应的当前声纹鉴别向量；
S3：将当前声纹鉴别向量与预存的该用户的标准声纹鉴别向量之间的空间距离，基于该距离进行身份验证，并生成验证结果；
S4：结果符合，则进行S2步骤，结果不符，则返回S1步骤。
9.根据权利要求1所述的一种基于AIS的船舶交通管理系统，其特征在于，所述S1中，在收到用户的语音数据后，利用长语音切分技术Mode1Vad，将拾取的语音信号切分为多个短语音，其包括：
S11：根据预先建立的静音模型，利用深度学习算法对持续性语音信号的每帧语言进行识别，以识别出静音语言；
S12：以静音语音为切分点，将持续性语音信号切分为多个段语音。
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