CN113301504B - 一种ais移动基站设备集群远程控制方法 - Google Patents

一种ais移动基站设备集群远程控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种AIS移动基站设备集群远程控制方法，包括：基站服务器选定所控制的海域上的船舶，并分析选定船舶AIS移动基站覆盖的信号范围或信号数据；基站服务器判断选定的船舶AIS覆盖的信号范围是否在其它船舶的覆盖范围内，如果在其它船舶的覆盖范围内，则关闭该选定船舶的数据上传模块，如果未在其它船舶的覆盖范围内，则打开该选定船舶的数据上传模块。本发明减少了大量距离相近的船舶的AIS数据的重复上传，减轻了基站服务器的数据处理负担，提高了带宽的有效利用率。

Description

一种AIS移动基站设备集群远程控制方法
技术领域
本发明涉及船舶通信技术领域，具体是一种AIS移动基站设备集群远程控制方法。
背景技术
随着海上网络信号覆盖越来越广，越来越多的船舶上装有带有联网功能的设备，很多联网设备也具备了上传AIS数据的功能，具备了与AIS基站相同的功能，并且设备随着船舶移动，这些设备即为AIS移动基站。
AIS移动基站是利用无线电信号将本机的和接收到的船位经纬度、航向、航速等动态数据以及船舶识别信息(即静态数据)通过AIS协议所规定的对应的报文广播出去。AIS相关国际标准规定动态数据每30秒发送一次，静态数据每5分钟发送一次。这样，只要安装了AIS移动基站的船舶就可以获得周边安装了AIS船舶的AIS信息，这些移动AIS基站能把周边的AIS数据源源不断的发给服务器。但是距离相近的移动AIS基站周边的AIS数据几乎是完全相同的，相近的移动AIS基站发回的大量冗余数据，一定程度上增加了数据流量，并且加重了服务器的数据处理负担。
发明内容
本发明的目的在于提供一种AIS移动基站设备集群远程控制方法，以减少冗余数据的发送和处理。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明公开了一种AIS移动基站设备集群远程控制方法，所述的AIS移动基站设备集群包括若干安装有AIS移动基站的船舶，所述的船舶上安装有网络通讯模块，所述的基站服务器与船舶实现网络通讯，所述的AIS移动基站设有可将AIS数据上传至基站服务器的数据上传模块，控制方法包括：基站服务器选定所控制的海域上的船舶，并分析选定船舶AIS移动基站覆盖的信号范围；基站服务器判断选定的船舶AIS覆盖的信号范围是否在其它船舶的覆盖范围内如果在其它船舶的覆盖范围内，则关闭该选定船舶的数据上传模块，如果未在其它船舶的覆盖范围内，则打开该选定船舶的数据上传模块。
一实施方式中，本发明控制方法包括以下步骤：
S1.基站服务器对所控制的海域进行划分，划分成若干区域；
S2.基站服务器获取某一时刻的所有在线的船舶位置，并在每一区域内寻找中心点，并选出与中心点位置最接近的一艘初始船舶；
S3.分析所述的初始船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围；
S4.将已分析的AIS移动基站覆盖的信号范围进行集成，形成已覆盖的信号集成范围区；
S5.逐一选定每个区域内其它船舶，并对其AIS移动基站覆盖的信号范围进行分析，如果该选定的船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围在已覆盖的信号集成范围区内，则关闭其数据上传模块；如果该选定的船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围至少部分不在已覆盖的信号集成范围区内，则将该选定的船舶的AIS移动基站的数据上传模块打开，并将其覆盖的AIS信号范围合并至已覆盖的信号集成范围区内。
重复步骤S5，直至每个区域内的所有船舶全部分析完毕。
一实施方式中，本发明控制方法包括以下步骤：
T1.基站服务器在所控制的海域内获取某一时刻的所有在线的船舶位置，并选定任意一艘船舶或几艘船舶作为初始船舶；
T2.分析所述的初始船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围；
T3.逐一选定其它船舶，并对其AIS移动基站覆盖的信号范围进行分析，将已分析的AIS移动基站覆盖的信号范围进行集成，形成已覆盖的信号集成范围区；如果该选定的船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围在已覆盖的信号集成范围区内，则关闭其数据上传模块；如果该选定的船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围至少部分不在已覆盖的信号集成范围区内，则将该选定的船舶的AIS移动基站的数据上传模块打开，并将其覆盖的AIS信号范围合并至已覆盖的信号集成范围区内；
重复步骤A3，直至海域内的所有船舶全部分析完毕。
另一实施方式中，本发明控制方法包括以下步骤：
W1.基站服务器对所控制的海域进行划分，划分成若干区域。
W2.基站服务器获取某一时刻的所有在线的船舶位置，并在每一区域内寻找中心点，并选出与中心点位置最接近的一艘初始船舶。
W3.将已分析的AIS移动基站覆盖的信号范围进行集成，形成已覆盖的信号集成范围区。
W4.逐一选定每个区域内其它船舶，并对其AIS移动基站覆盖的信号范围进行分析，若选定的船舶所覆盖信号范围包含在已覆盖的信号集成范围区内，则关闭该选定船舶的数据上传模块；若选定的船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围至少部分位于已覆盖的信号集成范围区外，则将选定的船舶的数据分为两部分：第一部分为包含于已覆盖的信号集成范围区内对应的船舶AIS数据，第二部分为位于已覆盖的信号集成范围区外对应的船舶AIS的数据，则基站服务器控制选定的船舶的AIS移动基站通过数据上传模块仅上传第二部分数据，同时将该选定船舶覆盖的信号范围集成至已覆盖的信号集成范围区内。
重复步骤W4，直至海域内的所有船舶全部分析完毕。
进一步地，设定基站服务器的分析频次为S分钟，每一次将所有船舶分析完毕后，间隔S分钟后重新对海域内的船舶进行分析。所述的S分钟为20-40分钟。
优选地，基站服务器对所控制的海域划分成若个区域，相邻区域的中心点之间的距离为20～30海里。通过设置这一距离使得在这个区域内位于中心点或中心点附近的船舶的信号范围能够尽可能的覆盖到整个区域，以提高分析的效率，利于减少重复的数据量。
优选地，采用方形网格或者采用蜂窝形网格进行区域划分。
其中，当基站服务器对某一时刻所有船舶位置分析完毕后，若有新的船舶向AIS基站服务器通知上线，则按如下步骤进行数据传输：
T1.新的船舶的AIS移动基站询问基站服务器是否需要上传AIS数据。
T2.基站服务器收到询问后，判断该AIS设备所覆盖的信号范围是否在最近一次分析完毕的已覆盖的信号集成范围区内：如果在已覆盖的信号集成范围区内，则关闭其数据上传模块；如果至少部分不在已覆盖的信号集成范围区内，则将该新的船舶的AIS移动基站的数据上传模块打开，并将其覆盖的AIS信号范围合并至已覆盖的信号集成范围区内。
优选地，船舶的AIS移动基站的数据上传模块打开时，该船舶将收到的周边船舶和本船的AIS信息存储到船舶的信息数据库，每隔一段设定的时间(如5分钟)，将数据传输到基站服务器；船舶的AIS移动基站的数据上传模块关闭后，该船舶的AIS移动基站停止记录周边船舶和本船的AIS信息。
优选地，船舶将AIS数据上传至基站服务器后，从船舶的信息数据库内删除已上传数据。
其中，所述的船舶上的网络通讯模块为移动通讯网络模块或无线通信网络模块或有线网络通讯模块。
由于采用了上述方法，本发明具有如下有益效果：本发明通过基站服务器对AIS移动基站的信号范围进行分析，对相同信号范围的AIS移动基站的数据上传模块进行远程关闭，从而减少冗余数据，节省数据流量，减轻服务器的数据处理负担。
附图说明
图1-图4是实施例一的控制方法步骤示意图。
图5-图7是实施例二的控制方法步骤示意图。
图8-图11是实施例三的控制方法步骤示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。
本发明AIS移动基站设备集群包括若干安装有AIS移动基站的船舶，船舶上安装有网络通讯模块。基站服务器与船舶实现网络通讯。AIS移动基站设有可将AIS数据上传至基站服务器端的数据上传模块。AIS移动基站中存储有船舶周边能收到的一定范围的船舶信息数据库，基站服务器中存储有在线的AIS移动网络基站信息和所有AIS移动网络基站发回的全局船舶信息数据库。本发明中AIS移动基站设备集群相当于一个移动网络系统，将AIS数据通过移动通讯网络模块或无线通信网络模块或有线网络等通讯手段实现数据的传输。
实施例一
如图1-4所示，本实施例公开了AIS移动基站设备集群远程控制方法，包括以下步骤：
S1.基站服务器对所控制的海域进行划分，划分成若干区域。如图1中，基站服务器所控制海域为图中虚线部分的外圆部分海域，将该部分区域扩展为一个方形的区域，并将该方形的区域通过方形网格划分为若干个区域，本实施例图1中划分为9个区域：A、B、C、D、E、F、G、H、I。使得每一个区域的中心点间的距离L在20海里～30海里，以使得在这个区域内位于中心点或中心点附近的船舶的信号范围能够尽可能的覆盖到整个区域(一般船舶的AIS移动基站的信号覆盖范围在以船舶为圆心的30-50海里的圆周范围内)。
S2.基站服务器获取某一时刻的所有上线的船舶位置，如图1中是某一时刻的所有船舶的分布情况。在每一区域内寻找中心点：A区域的中心点为Az，B区域的中心点为Bz，C区域的中心点为Cz，D区域的中心点为Dz，E区域的中心点为Ez，F区域的中心点为Fz，G区域的中心点为Gz，H区域的中心点为Hz，I区域的中心点为Iz。
选出与中心点位置最接近的一艘初始船舶：A-I区域的初始船舶在图中分别为A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1、I1。
S3.分析初始船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围。如图2所示，分析得到船舶A1-I1，的AIS覆盖的信号范围，如图中双点画线的圆圈范围所示。
S4.将已分析的AIS移动基站覆盖的信号范围进行集成，形成已覆盖的信号集成范围区。经过对初始船舶进行分析后，得到的已覆盖的信号集成范围区即为图3中的a圈范围。
S5.逐一选定每个区域内其它船舶，并对其AIS移动基站覆盖的信号范围进行分析：如果该选定的船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围在已覆盖的信号集成范围区内，则关闭其数据上传模块；如果该选定的船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围至少部分不在已覆盖的信号集成范围区内，则将该选定的船舶的AIS移动基站的数据上传模块打开，并将其覆盖的AIS信号范围合并至已覆盖的信号集成范围区内。
如图3中，在九个区域内，如B区域内选定船舶B2分析，可知船舶B2信号范围(图中b圈)不在已覆盖的信号集成范围区内，则基站服务器打开船舶B2的AIS移动基站的数据上传模块，若原本已经是打开的状态，则继续保持打开状态，如果原本是关闭状态，则打开数据上传模块。数据上传模块处于打开状态的船舶A2的AIS移动基站收到的周边船舶和本船的AIS信息存储到船舶的信息数据库，每隔一段设定的时间，如每隔5分钟将数据传输到基站服务器。
对船舶B2分析后，将B2覆盖的范围即b圈合并至a圈内，形成新的已覆盖的信号集成范围区，即图4的c圈所示。
如图4所示，继续对船舶C2进行分析，得到C2覆盖的信号范围，即图中的d圈，可得到d圈范围在已覆盖的信号集成范围区c的范围之内，因此，基站服务器判定船舶C2的AIS数据与其它船舶的数据重复，因此关闭船舶C2的数据上传模块。数据上传模块处于关闭状态的船舶C2将停止记录周边船舶和本船的AIS信息。
以此类推。重复步骤S5，直至每个区域内的所有船舶全部分析完毕。
设定基站服务器的分析频次为15-40分钟，每一次将所有船舶分析完毕后，间隔15-40分钟后重新对海域内的船舶进行分析。
实施例二
如图5-图7所示，本实施例公开了AIS移动基站设备集群远程控制方法，包括以下步骤：
T1.如图5所示，基站服务器在所控制的海域内获取某一时刻的所有上线的船舶位置，并选定任意一艘船舶作为初始船舶。如选定船舶C3为初始船舶。
T2.分析初始船舶C3的AIS移动基站覆盖的信号范围。
T3.逐一选定其它船舶，并对其AIS移动基站覆盖的信号范围进行分析，如果该选定的船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围在已覆盖的信号集成范围区内，则关闭其数据上传模块；如果该选定的船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围至少部分不在已覆盖的信号集成范围区内，则将该选定的船舶的AIS移动基站的数据上传模块打开，并将其覆盖的AIS信号范围合并至已覆盖的信号集成范围区内。
比如图6中通过分析船舶C3、B3、B4、C2、C4后得到了已覆盖的信号集成范围区，如图7中的c范围区所示。此时，再继续分析船舶C1的信号覆盖范围，得到d范围，可以得到d范围在已覆盖的信号集成范围区c的范围之内，因此，基站服务器判定船舶C1的AIS数据与其它船舶的数据重复，因此关闭船舶C1的数据上传模块。
重复步骤A5，直至海域内的所有船舶全部分析完毕。
设定基站服务器的分析频次为15-40分钟，每一次将所有船舶分析完毕后，间隔15-40分钟后重新对海域内的船舶进行分析。
实施例三
如图8-11所示，本实施例公开了AIS移动基站设备集群远程控制方法，包括以下步骤：
W1.基站服务器对所控制的海域进行划分，划分成若干区域。如图8中，基站服务器所控制海域为图中虚线部分的外圆部分海域，将该海域划分为七个区域:A、B、C、D、E、F、G。本实施例中采用蜂窝形状来划分海域。使得每一个区域的中心点间的距离L在20海里～30海里，以使得在这个区域内位于中心点或中心点附近的船舶的信号范围能够尽可能的覆盖到整个区域。
W2.基站服务器获取某一时刻的所有上线的船舶位置，并在每一区域内寻找中心点，并选出与中心点位置最接近的一艘初始船舶。如图9中，初始船舶为A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1。
由于蜂窝形状是覆盖二维平面的最佳拓扑结构，因此该划分可使得初始船舶所覆盖的信号范围尽可能的大。
W3.分析初始船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围，并进行集成，形成已覆盖的信号集成范围区。如图10所示，初始船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围集成后的信号集成范围区为图中的g圈。
W4.逐一选定每个区域内其它船舶，并对其AIS移动基站覆盖的信号范围进行分析，若选定的船舶所覆盖信号范围与已覆盖的信号集成范围区完全重合，则关闭该选定船舶的数据上传模块；若选定的船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围与已覆盖的信号集成范围区至少部分不重合，则将选定的船舶的数据分为两部分：第一部分为重合区域对应的船舶AIS数据，第二部分为不重合区域对应的船舶AIS的数据，则基站服务器控制选定的船舶的AIS移动基站通过数据上传模块仅上传第二部分数据，同时将该选定船舶覆盖的信号范围集成至已覆盖的信号集成范围区内。
如图10所示，选定船舶A2，分析得到船舶A2所覆盖信号范围为图中h圈的范围，可知其包含在已覆盖的信号集成范围区g圈内，因此基站服务器关闭船舶A3的数据上传模块，A3船舶的AIS移动基站停止记录周边船舶和本船的AIS信息。此时已覆盖的信号集成范围区仍是g圈。
如图11所示，选定船舶E2，分析得到船舶E2所覆盖信号范围为图中i圈的范围，i圈中存在部分位于已覆盖的信号集成范围区外，即图11中的阴影区部分。此时将船舶E2的数据分为两部分：第一部分为包含于已覆盖的信号集成范围区内对应的船舶AIS数据(图中E1、E2、D1、D2、A3、F2的船舶数据)，第二部分为位于已覆盖的信号集成范围区外对应的船舶AIS的数据(如图中S船的数据)。则此时选定船舶E2的AIS移动基站通过数据上传模块将第二部分数据上传至基站服务器同时将i圈的范围集成到已覆盖的信号集成范围区内。
以此类推，重复步骤W4，直至海域内的所有船舶全部分析完毕。
设定基站服务器的分析频次为30分钟，每一次将所有船舶分析完毕后，间隔30分钟后重新对海域内的船舶进行分析。
实施例四
本实施例为在实施例一至实施例三的基础上，当基站服务器对某一时刻所有船舶位置分析完毕后，若有新的船舶向AIS基站服务器通知上线的情况下，新的船舶按如下步骤进行数据传输：
T1.新的船舶的AIS移动基站询问基站服务器是否需要上传AIS数据。
T2.基站服务器收到询问后，判断该AIS设备所覆盖的信号范围是否在最近一次分析完毕的已覆盖的信号集成范围区内：如果在已覆盖的信号集成范围区内，则关闭其数据上传模块；如果至少部分不在已覆盖的信号集成范围区内，则将该新的船舶的AIS移动基站的数据上传模块打开，并将其覆盖的AIS信号范围合并至已覆盖的信号集成范围区内。
船舶的AIS移动基站的数据上传模块打开时，该船舶将收到的周边船舶和本船的AIS信息存储到船舶的信息数据库，每隔一段设定的时间，如每隔5分钟将数据传输到基站服务器。船舶的AIS移动基站的数据上传模块关闭后，该船舶的AIS移动基站停止记录周边船舶和本船的AIS信息。船舶将AIS数据上传至基站服务器后，从船舶的信息数据库内删除已上传数据。以节省数据流量。
综上所述，通过本发明方法，减少了大量距离相近的船舶的AIS数据的重复上传，减少了数据流量，减轻了基站服务器的数据处理负担，提高了通讯系统带宽的有效利用率，实用性好。
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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种AIS移动基站设备集群远程控制方法，其特征在于：所述的AIS移动基站设备集群包括若干安装有AIS移动基站的船舶，所述的船舶上安装有网络通讯模块，基站服务器与船舶实现网络通讯，所述的AIS移动基站设有可将AIS数据上传至基站服务器的数据上传模块，控制方法包括：基站服务器选定所控制的海域上的船舶，并分析选定船舶AIS移动基站覆盖的信号范围；基站服务器判断选定的船舶AIS覆盖的信号范围是否在其它船舶的覆盖范围内：如果在其它船舶的覆盖范围内，则关闭该选定船舶的数据上传模块，如果未在其它船舶的覆盖范围内，则打开该选定船舶的数据上传模块；采用以下任一种方法步骤：
S1.基站服务器对所控制的海域进行划分，划分成若干区域；
S2.基站服务器获取某一时刻的所有在线的船舶位置，并在每一区域内寻找中心点，并选出与中心点位置最接近的一艘初始船舶；
S3.分析所述的初始船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围;
S4.将已分析的AIS移动基站覆盖的信号范围进行集成，形成已覆盖的信号集成范围区；
S5.逐一选定每个区域内其它船舶，并对其AIS移动基站覆盖的信号范围进行分析，如果该选定的船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围在已覆盖的信号集成范围区内，则关闭其数据上传模块；如果该选定的船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围至少部分不在已覆盖的信号集成范围区内，则将该选定的船舶的AIS移动基站的数据上传模块打开，并将其覆盖的AIS信号范围合并至已覆盖的信号集成范围区内；
重复步骤S5，直至每个区域内的所有船舶全部分析完毕；
或者：
T1.基站服务器在所控制的海域内获取某一时刻的所有在线的船舶位置，并选定任意一艘船舶或几艘船舶作为初始船舶；
T2.分析所述的初始船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围;
T3.逐一选定其它船舶，并对其AIS移动基站覆盖的信号范围进行分析，将已分析的AIS移动基站覆盖的信号范围进行集成，形成已覆盖的信号集成范围区；如果该选定的船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围在已覆盖的信号集成范围区内，则关闭其数据上传模块；如果该选定的船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围至少部分不在已覆盖的信号集成范围区内，则将该选定的船舶的AIS移动基站的数据上传模块打开，并将其覆盖的AIS信号范围合并至已覆盖的信号集成范围区内；
重复步骤T3，直至海域内的所有船舶全部分析完毕；
或者：
W1.基站服务器对所控制的海域进行划分，划分成若干区域；
W2.基站服务器获取某一时刻的所有在线的船舶位置，并在每一区域内寻找中心点，并选出与中心点位置最接近的一艘初始船舶；
W3. 将已分析的AIS移动基站覆盖的信号范围进行集成，形成已覆盖的信号集成范围区；
W4.逐一选定每个区域内其它船舶，并对其AIS移动基站覆盖的信号范围进行分析，若选定的船舶所覆盖信号范围包含在已覆盖的信号集成范围区内，则关闭该选定船舶的数据上传模块；若选定的船舶的AIS移动基站覆盖的信号范围至少部分位于已覆盖的信号集成范围区外，则将选定的船舶的数据分为两部分：第一部分为包含于已覆盖的信号集成范围区内对应的船舶AIS数据，第二部分为位于已覆盖的信号集成范围区外对应的船舶AIS的数据，则基站服务器控制选定的船舶的AIS移动基站通过数据上传模块仅上传第二部分数据，同时将该选定船舶覆盖的信号范围集成至已覆盖的信号集成范围区内；
重复步骤W4，直至海域内的所有船舶全部分析完毕。
2.如权利要求1所述的AIS移动基站设备集群远程控制方法，其特征在于：设定基站服务器的分析频次为S分钟，每一次将所有船舶分析完毕后，间隔S分钟后重新对海域内的船舶进行分析，所述的S分钟为15-40分钟。
3.如权利要求1所述的AIS移动基站设备集群远程控制方法，其特征在于：基站服务器对所控制的海域划分成若个区域，相邻区域的中心点之间的距离为20～30海里。
4.如权利要求3所述的AIS移动基站设备集群远程控制方法，其特征在于：采用方形网格或者采用蜂窝形网格进行区域划分。
5.如权利要求1所述的AIS移动基站设备集群远程控制方法，其特征在于：基站服务器对某一时刻所有船舶位置分析完毕后，若有新的船舶向AIS基站服务器通知上线，则按如下步骤进行数据传输：
T1.新的船舶的AIS移动基站询问基站服务器是否需要上传AIS数据；
T2.基站服务器收到询问后，判断该AIS移动基站 所覆盖的信号范围是否在最近一次分析完毕的已覆盖的信号集成范围区内：如果在已覆盖的信号集成范围区内，则关闭其数据上传模块；如果至少部分不在已覆盖的信号集成范围区内，则将该新的船舶的AIS移动基站的数据上传模块打开，并将其覆盖的AIS信号范围合并至已覆盖的信号集成范围区内。
6.如权利要求1所述的AIS移动基站设备集群远程控制方法，其特征在于：船舶的AIS移动基站的数据上传模块打开时，该船舶将收到的周边船舶和本船的AIS信息存储到船舶的信息数据库，每隔一段设定的时间，将数据传输到基站服务器；船舶的AIS移动基站的数据上传模块关闭后，该船舶的AIS移动基站停止记录周边船舶和本船的AIS信息;船舶将AIS数据上传至基站服务器后，从船舶的信息数据库内删除已上传数据。
7.如权利要求1所述的AIS移动基站设备集群远程控制方法，其特征在于：所述的船舶上的网络通讯模块为移动通讯网络模块或无线通信网络模块或有线网络通讯模块。
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