CN113115455B - 一种可降低时隙冲突概率的vdes系统自适应信道选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可降低时隙冲突概率的VDES系统自适应信道选择方法，包括以下步骤：将AIS系统中的报文消息进行分类，并为分类后的消息设置标志位；设定时隙冲突概率阈值，根据时隙冲突概率阈值以及标志位，选择每种类型对应报文消息的传输信道；接入网络并预约时隙，待时隙到来，将报文消息通过选择的传输信道发送，完成自适应信道选择。本发明能够将原始AIS系统中与安全有关的消息置于最高优先级，同时能够在密集水域有效降低时隙冲突概率。

Description

一种可降低时隙冲突概率的VDES系统自适应信道选择方法

技术领域

本发明属于海事通信领域，具体涉及一种可降低时隙冲突概率的VDES系统自适应信道选择方法。

背景技术

VDES系统是在传统AIS系统基础上发展起来的，包含AIS、ASM和VDE三个子系统。相比于传统AIS系统，VDES系统能够为全球海事通信设备提供容量更大、速度更快的数据交换能力。因此VDES系统在保障海上船只航行安全、推动现代航运交通的发展方面起到了重要作用。

当通信海域内船舶数量较少时，VDES系统里面AIS子系统能够正常工作。但是随着船只数量和消息种类的不断激增，当船舶采用SOTDMA协议预约时隙时，有可能出现多艘船舶预约同一时隙产生时隙冲突，从而影响正常报文的发送，AIS子系统不能正常工作，而AIS系统是负责船舶位置和航行安全消息的发送与接收，因此会产生严重后果。因此提出一种根据当前系统时隙冲突情况自适应的去选择信道从而保障船只航行安全具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种可降低时隙冲突概率的VDES系统自适应信道选择方法解决了现有技术中存在的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种可降低时隙冲突概率的VDES系统自适应信道选择方法，包括以下步骤：

S1、将AIS系统中的报文消息进行分类，并为分类后的消息设置标志位；

S2、设定时隙冲突概率阈值，根据时隙冲突概率阈值以及标志位，选择每种类型对应报文消息的传输信道；

S3、接入网络并预约时隙，待时隙到来，将报文消息通过选择的传输信道发送，完成自适应信道选择。

进一步地，所述步骤S1中分类具体包括与航行安全关联最紧密的消息类型、与航行安全关联一般的消息类型以及与航行安全不是紧密相关的消息类型。

进一步地，所述与航行安全关联最紧密的消息类型包括：AIS1、AIS2、AIS3、AIS7、AIS9、AIS13、AIS16、AIS18、AIS19、AIS20、AIS21、AIS22以及AIS27；所述与航行安全关联一般的消息类型包括：AIS12、AIS14以及AIS17；所述与航行安全不是紧密相关的消息类型包括：AIS5、AIS6、AIS8、AIS10、AIS11、AIS15、AIS24、AIS25以及AIS26。

进一步地，所述与航行安全关联最紧密的消息类型中的消息标志位cor_secure设置为1，所述与航行安全关联一般的消息类型中的消息标志位cor_secure设置为2，所述与航行安全不是紧密相关的消息类型中的消息标志位cor_secure设置为3。

进一步地，所述步骤S2具体为：

S2.1、设定时隙冲突概率阈值；

S2.2、选择VDE信道和AIS信道共同传输标志位cor_secure为1的消息，选择AIS信道传输标志位cor_secure为2的消息，选择ASM信道传输标志位cor_secure为3的消息；

S2.3、判断时隙冲突概率是否大于或等于阈值，若是，则选择ASM信道传输标志位cor_secure为2的消息，并进入步骤S2.4，否则维持步骤S2.2的选择；

S2.4、重复步骤S2.3直至时隙冲突概率小于阈值，并返回步骤S2.2；

S2.5、根据步骤S2.2-2.4所述方法，选择每种类型对应报文消息的传输信道。

进一步地，所述时隙冲突概率P为：

其中，P(i)表示第i帧的时隙冲突率，i＝1,2,...,T，T表示总时长。

进一步地，所述步骤S3具体为：

S3.1、采用SOTDMA协议接入网络；

S3.2、预约时隙，待时隙到来，将报文消息通过选择的传输信道发送，完成自适应信道选择。

进一步地，所述步骤S3.1中接入网络包括初始化阶段、网络登录阶段、第一帧阶段以及连续工作阶段。

进一步地，所述初始化阶段具体为：监测TDMA信道N分钟时间以确定信道的激活性、其他船舶的身份、其他船舶当前时隙指配、位置报告以及可能存在的基站；所述网络登录阶段具体为：选择发送的第一个时隙；所述第一帧阶段具体为：通过台站且使用TDMA协议连续划分第一帧阶的发送时隙和发送特定的位置报告，所述第一帧阶段的时长为一分钟；所述连续工作阶段具体为：台站保持其工作状态至关闭、进入指配模式或改变的报告间隔为止。

本发明的有益效果为：

(1)本发明提供了一种可降低时隙冲突概率的VDES系统自适应信道选择方法，能够将原始AIS系统中与安全有关的消息置于最高优先级，同时能够在密集水域有效降低时隙冲突概率。

(2)本发明避免了在同一海域船舶过多时，多艘船舶预约同一时隙产生时隙冲突的问题，通过自适应选择信道，保证了船舶航行安全。

(3)本发明既可以保证在时隙冲突严重时，与航行安全相关的消息得到正确的收发，又可以做到在AIS信道空闲时，避免将过多消息迁移出去影响新增的信道，没有修改AIS原来的接入协议，可以保证VDES和AIS的兼容，具有较高的实用性。

附图说明

图1为本发明提出的一种可降低时隙冲突概率的VDES系统自适应信道选择方法流程图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

下面结合附图详细说明本发明的实施例。

如图1所示，一种可降低时隙冲突概率的VDES系统自适应信道选择方法，包括以下步骤：

S1、将AIS系统中的报文消息进行分类，并为分类后的消息设置标志位；

S2、设定时隙冲突概率阈值，根据时隙冲突概率阈值以及标志位，选择每种类型对应报文消息的传输信道；

S3、接入网络并预约时隙，待时隙到来，将报文消息通过选择的传输信道发送，完成自适应信道选择。

所述步骤S1中分类具体包括与航行安全关联最紧密的消息类型、与航行安全关联一般的消息类型以及与航行安全不是紧密相关的消息类型。

所述与航行安全关联最紧密的消息类型包括：AIS1、AIS2、AIS3、AIS7、AIS9、AIS13、AIS16、AIS18、AIS19、AIS20、AIS21、AIS22以及AIS27；所述与航行安全关联一般的消息类型包括：AIS12、AIS14以及AIS17；所述与航行安全不是紧密相关的消息类型包括：AIS5、AIS6、AIS8、AIS10、AIS11、AIS15、AIS24、AIS25以及AIS26。

所述与航行安全关联最紧密的消息类型中的消息标志位cor_secure设置为1，所述与航行安全关联一般的消息类型中的消息标志位cor_secure设置为2，所述与航行安全不是紧密相关的消息类型中的消息标志位cor_secure设置为3。

所述步骤S2具体为：

S2.1、设定时隙冲突概率阈值；

S2.2、选择VDE信道和AIS信道共同传输标志位cor_secure为1的消息，选择AIS信道传输标志位cor_secure为2的消息，选择ASM信道传输标志位cor_secure为3的消息；

S2.3、判断时隙冲突概率是否大于或等于阈值，若是，则选择ASM信道传输标志位cor_secure为2的消息，并进入步骤S2.4，否则维持步骤S2.2的选择；

S2.4、重复步骤S2.3直至时隙冲突概率小于阈值，并返回步骤S2.2；

S2.5、根据步骤S2.2-2.4所述方法，选择每种类型对应报文消息的传输信道。

所述时隙冲突概率P为：

其中，P(i)表示第i帧的时隙冲突率，i＝1,2,...,T，T表示总时长。

同一个通信网络内，所有船舶都维护着同一张动态变化的时隙表，所以船舶通过监测时隙表的变化，来计算每帧的时隙冲突率。

所述步骤S3具体为：

S3.1、采用SOTDMA协议接入网络；

S3.2、预约时隙，待时隙到来，将报文消息通过选择的传输信道发送，完成自适应信道选择。

所述步骤S3.1中接入网络包括初始化阶段、网络登录阶段、第一帧阶段以及连续工作阶段。

所述初始化阶段具体为：监测TDMA信道N分钟时间以确定信道的激活性、其他船舶的身份、其他船舶当前时隙指配、位置报告以及可能存在的基站；所述网络登录阶段具体为：选择发送的第一个时隙；所述第一帧阶段具体为：通过台站且使用TDMA协议连续划分第一帧阶的发送时隙和发送特定的位置报告，所述第一帧阶段的时长为一分钟；所述连续工作阶段具体为：台站保持其工作状态至关闭、进入指配模式或改变的报告间隔为止。

本发明的有益效果为：

(1)本发明提供了一种可降低时隙冲突概率的VDES系统自适应信道选择方法，能够将原始AIS系统中与安全有关的消息置于最高优先级，同时能够在密集水域有效降低时隙冲突概率。

(2)本发明避免了在同一海域船舶过多时，多艘船舶预约同一时隙产生时隙冲突的问题，通过自适应选择信道，保证了船舶航行安全。

(3)本发明既可以保证在时隙冲突严重时，与航行安全相关的消息得到正确的收发，又可以做到在AIS信道空闲时，避免将过多消息迁移出去影响新增的信道，没有修改AIS原来的接入协议，可以保证VDES和AIS的兼容，具有较高的实用性。

Claims (2)

1.一种可降低时隙冲突概率的VDES系统自适应信道选择方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将AIS系统中的报文消息进行分类，并为分类后的消息设置标志位；

所述步骤S1中分类具体包括与航行安全关联最紧密的消息类型、与航行安全关联一般的消息类型以及与航行安全不是紧密相关的消息类型；

所述与航行安全关联最紧密的消息类型包括：AIS1、AIS2、AIS3、AIS7、AIS9、AIS13、AIS16、AIS18、AIS19、AIS20、AIS21、AIS22以及AIS27；所述与航行安全关联一般的消息类型包括：AIS12、AIS14以及AIS17；所述与航行安全不是紧密相关的消息类型包括：AIS5、AIS6、AIS8、AIS10、AIS11、AIS15、AIS24、AIS25以及AIS26；

所述与航行安全关联最紧密的消息类型中的消息标志位cor_secure设置为1，所述与航行安全关联一般的消息类型中的消息标志位cor_secure设置为2，所述与航行安全不是紧密相关的消息类型中的消息标志位cor_secure设置为3；

S2、设定时隙冲突概率阈值，根据时隙冲突概率阈值以及标志位，选择每种类型对应报文消息的传输信道；

所述步骤S2具体为：

S2.1、设定时隙冲突概率阈值；

S2.2、选择VDE信道和AIS信道共同传输标志位cor_secure为1的消息，选择AIS信道传输标志位cor_secure为2的消息，选择ASM信道传输标志位cor_secure为3的消息；

S2.3、判断时隙冲突概率是否大于或等于阈值，若是，则选择ASM信道传输标志位cor_secure为2的消息，并进入步骤S2.4，否则维持步骤S2.2的选择；

S2.4、重复步骤S2.3直至时隙冲突概率小于阈值，并返回步骤S2.2；

S2.5、根据步骤S2.2-2.4所述方法，选择每种类型对应报文消息的传输信道；

S3、接入网络并预约时隙，待时隙到来，将报文消息通过选择的传输信道发送，完成自适应信道选择；

所述步骤S3具体为：

S3.1、采用SOTDMA协议接入网络；

所述步骤S3.1中接入网络包括初始化阶段、网络登录阶段、第一帧阶段以及连续工作阶段；

所述初始化阶段具体为：监测TDMA信道N分钟时间以确定信道的激活性、其他船舶的身份、其他船舶当前时隙指配、位置报告以及可能存在的基站；所述网络登录阶段具体为：选择发送的第一个时隙；所述第一帧阶段具体为：通过台站且使用TDMA协议连续划分第一帧阶的发送时隙和发送特定的位置报告，所述第一帧阶段的时长为一分钟；所述连续工作阶段具体为：台站保持其工作状态至关闭、进入指配模式或改变的报告间隔为止；

S3.2、预约时隙，待时隙到来，将报文消息通过选择的传输信道发送，完成自适应信道选择。

2.根据权利要求1所述的可降低时隙冲突概率的VDES系统自适应信道选择方法，其特征在于，所述时隙冲突概率P为：

其中，P(i)表示第i帧的时隙冲突率，i＝1,2,...,T，T表示总时长。

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