基于AIS和北斗的数据采集方案研究

徐娜等

摘要：为了克服船舶自动识别系统（[AIS]）在船舶动态监控中不能全面监控的缺陷，该文将北斗和[AIS]结合，使[AIS]系统接收周围船舶的[AIS]信息并添加优先权位后存入相应数据库中，再采用数据选择，过滤，压缩等技术处理数据，并通过北斗将处理后的数据发送到岸上基站，不仅通过北斗转发了本船[AIS]信息，还转发了周围船舶[AIS]信息，能有效的监控进入[AIS]系统盲区且没装北斗的船舶，增大了船舶动态监控的范围。

关键词：船舶；[AIS]；北斗；数据转发；船舶动态监控

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）32-7567-05

Abstract： In order to overcome the Automatic Identification Systems defect that it has blind spots in the ship dynamic monitoring； this paper has studied how to forward AIS data via Beidou to make monitoring regions cover the land-based AIS Base Stations blind spots and how to realize the monitoring of the designated ship which around the ship equipped with Beidou satellite navigation system. AIS system receives AIS information of around ships ，adds a priority field behind it and stores it in the corresponding database， then process the data with data selection， filtering， compression technology and sends the data to a shore base station through the Beidou. At present， not all ships are equipped with Beidou， but all ships which above 500 gross tonnages have mandatory installation of AIS system. In order to monitor ships which havent equipped with Beidou and in the blind region of AIS system， we transmitted both this ships AIS information and around ships AIS information， increasing the range of dynamic monitoring of the vessel effectively.

Key words： ship； AIS； Beidou； data forwarding； ship dynamic monitoring.

北斗卫星导航系统（BDS）是中国自主发展，独立运行的具有区域导航功能的全球卫星导航系统，致力于向全球用户提供高质量的定位、导航、授时服务，军用与民用目的兼具，是继美、俄之后第三个成熟的卫星导航系统[[2]]。

现在海上主要的船舶监控形式有沿海[CDMA]网络监控，运用[AIS]的[VTS]监控，卫星监控三种，但都存在一定的限制，不能进行很好的监控，例如[CDMA]网络监控，只能在沿海有[CDMA]信号的沿海运输船舶上使用；卫星监控受天气干扰影响小，但其费用昂贵，不能一直连续使用；[AIS]系统发射的信号覆盖范围有限，不能接收远洋航行中船舶的[AIS]信息，使其失去监控[[1]]。

现在的大部分船舶都没有条件来配备北斗，使其不能得到很好的监控，文献[3]中提出的利用北斗转发本船[AIS]信息的方法对于大部分没安装北斗的船舶是不可行的，该文集中北斗和AIS的优点，并且为了实现对船舶的快速搜索，我们在[AIS]数据中添加优先权，使的北斗在转发本船[AIS]信息的同时，也转发了它附近没有安装北斗的船舶的[AIS]信息，这就填补了之前的缺陷，使的监控区域扩大的同时也降低了通信费用。

1 数据处理步骤

北斗的短文通信能力有限，所以只能转发处理过的有效信息，为了能够在单位时间接收到的大数据量中提取有效的信息，就必须对[AIS]信息做一定的数据处理，过滤无效信息。我们通过数据压缩和数据预处理来过滤无效数据，通常[AIS]的无效数据有重复数据，无用数据和数据表示多余等形式[[4]]。数据处理总步骤如图1所示。

2 数据预处理

数据预处理是为了除去无效数据，我们通过过滤重复数据，数据获取，差值法，字段筛选和时间过滤来减少数据量，通过数据重组来恢复去掉数据表示的原样数据，所以我们必须在数据中加上一些标志数据，使得标志数据中的相应项和数据中的相应项相加得到原来的原样数据。

6 结论

本文利用北斗卫星导航系统的短报文通信，结合斗卫星导航系统与[AIS]系统，有效的解决了[AIS]基站存在监控盲区的不足，实现了船舶动态的监控的范围覆盖了陆上[AIS]基站的监控盲区并且以较高的效率压缩[AIS]数据，减小北斗系统传送相同信息转发的数据量。

参考文献：

[1] 张显库.船舶控制系统[M].大连：大连海事大学出版社，2010.

[2] 北斗卫星导航系统官网.北斗系统空间信号接口控制文件（2.0版）.2013.

[3] 王艳军，王晓峰.AIS和北斗终端组合在船舶动态监控中的应用[J].上海海事大学学报，2011，32（4）：249-253.

[4] Abraham Silberschatz，Henry F Korth， SudarshanS. Database System Concepts[M].北京：机械工业出版社，2006.

[5] 赵仁余.航海学[M].北京：人民交通出版社，2008.

[6] 徐成俊，舒毅，柴蓉.文本压缩算法的比较研究[J].Gansu Science and Technology. 2006，22（12）：5-9.

[7] Bruce Eckel.Thinking in Java [M].北京：机械工业出版社，2007.

摘要：为了克服船舶自动识别系统（[AIS]）在船舶动态监控中不能全面监控的缺陷，该文将北斗和[AIS]结合，使[AIS]系统接收周围船舶的[AIS]信息并添加优先权位后存入相应数据库中，再采用数据选择，过滤，压缩等技术处理数据，并通过北斗将处理后的数据发送到岸上基站，不仅通过北斗转发了本船[AIS]信息，还转发了周围船舶[AIS]信息，能有效的监控进入[AIS]系统盲区且没装北斗的船舶，增大了船舶动态监控的范围。

关键词：船舶；[AIS]；北斗；数据转发；船舶动态监控

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）32-7567-05

Abstract： In order to overcome the Automatic Identification Systems defect that it has blind spots in the ship dynamic monitoring； this paper has studied how to forward AIS data via Beidou to make monitoring regions cover the land-based AIS Base Stations blind spots and how to realize the monitoring of the designated ship which around the ship equipped with Beidou satellite navigation system. AIS system receives AIS information of around ships ，adds a priority field behind it and stores it in the corresponding database， then process the data with data selection， filtering， compression technology and sends the data to a shore base station through the Beidou. At present， not all ships are equipped with Beidou， but all ships which above 500 gross tonnages have mandatory installation of AIS system. In order to monitor ships which havent equipped with Beidou and in the blind region of AIS system， we transmitted both this ships AIS information and around ships AIS information， increasing the range of dynamic monitoring of the vessel effectively.

Key words： ship； AIS； Beidou； data forwarding； ship dynamic monitoring.

北斗卫星导航系统（BDS）是中国自主发展，独立运行的具有区域导航功能的全球卫星导航系统，致力于向全球用户提供高质量的定位、导航、授时服务，军用与民用目的兼具，是继美、俄之后第三个成熟的卫星导航系统[[2]]。

现在海上主要的船舶监控形式有沿海[CDMA]网络监控，运用[AIS]的[VTS]监控，卫星监控三种，但都存在一定的限制，不能进行很好的监控，例如[CDMA]网络监控，只能在沿海有[CDMA]信号的沿海运输船舶上使用；卫星监控受天气干扰影响小，但其费用昂贵，不能一直连续使用；[AIS]系统发射的信号覆盖范围有限，不能接收远洋航行中船舶的[AIS]信息，使其失去监控[[1]]。

现在的大部分船舶都没有条件来配备北斗，使其不能得到很好的监控，文献[3]中提出的利用北斗转发本船[AIS]信息的方法对于大部分没安装北斗的船舶是不可行的，该文集中北斗和AIS的优点，并且为了实现对船舶的快速搜索，我们在[AIS]数据中添加优先权，使的北斗在转发本船[AIS]信息的同时，也转发了它附近没有安装北斗的船舶的[AIS]信息，这就填补了之前的缺陷，使的监控区域扩大的同时也降低了通信费用。

1 数据处理步骤

北斗的短文通信能力有限，所以只能转发处理过的有效信息，为了能够在单位时间接收到的大数据量中提取有效的信息，就必须对[AIS]信息做一定的数据处理，过滤无效信息。我们通过数据压缩和数据预处理来过滤无效数据，通常[AIS]的无效数据有重复数据，无用数据和数据表示多余等形式[[4]]。数据处理总步骤如图1所示。

2 数据预处理

数据预处理是为了除去无效数据，我们通过过滤重复数据，数据获取，差值法，字段筛选和时间过滤来减少数据量，通过数据重组来恢复去掉数据表示的原样数据，所以我们必须在数据中加上一些标志数据，使得标志数据中的相应项和数据中的相应项相加得到原来的原样数据。

6 结论

本文利用北斗卫星导航系统的短报文通信，结合斗卫星导航系统与[AIS]系统，有效的解决了[AIS]基站存在监控盲区的不足，实现了船舶动态的监控的范围覆盖了陆上[AIS]基站的监控盲区并且以较高的效率压缩[AIS]数据，减小北斗系统传送相同信息转发的数据量。

参考文献：

[1] 张显库.船舶控制系统[M].大连：大连海事大学出版社，2010.

[2] 北斗卫星导航系统官网.北斗系统空间信号接口控制文件（2.0版）.2013.

[3] 王艳军，王晓峰.AIS和北斗终端组合在船舶动态监控中的应用[J].上海海事大学学报，2011，32（4）：249-253.

[4] Abraham Silberschatz，Henry F Korth， SudarshanS. Database System Concepts[M].北京：机械工业出版社，2006.

[5] 赵仁余.航海学[M].北京：人民交通出版社，2008.

[6] 徐成俊，舒毅，柴蓉.文本压缩算法的比较研究[J].Gansu Science and Technology. 2006，22（12）：5-9.

[7] Bruce Eckel.Thinking in Java [M].北京：机械工业出版社，2007.

摘要：为了克服船舶自动识别系统（[AIS]）在船舶动态监控中不能全面监控的缺陷，该文将北斗和[AIS]结合，使[AIS]系统接收周围船舶的[AIS]信息并添加优先权位后存入相应数据库中，再采用数据选择，过滤，压缩等技术处理数据，并通过北斗将处理后的数据发送到岸上基站，不仅通过北斗转发了本船[AIS]信息，还转发了周围船舶[AIS]信息，能有效的监控进入[AIS]系统盲区且没装北斗的船舶，增大了船舶动态监控的范围。

关键词：船舶；[AIS]；北斗；数据转发；船舶动态监控

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）32-7567-05

Abstract： In order to overcome the Automatic Identification Systems defect that it has blind spots in the ship dynamic monitoring； this paper has studied how to forward AIS data via Beidou to make monitoring regions cover the land-based AIS Base Stations blind spots and how to realize the monitoring of the designated ship which around the ship equipped with Beidou satellite navigation system. AIS system receives AIS information of around ships ，adds a priority field behind it and stores it in the corresponding database， then process the data with data selection， filtering， compression technology and sends the data to a shore base station through the Beidou. At present， not all ships are equipped with Beidou， but all ships which above 500 gross tonnages have mandatory installation of AIS system. In order to monitor ships which havent equipped with Beidou and in the blind region of AIS system， we transmitted both this ships AIS information and around ships AIS information， increasing the range of dynamic monitoring of the vessel effectively.

Key words： ship； AIS； Beidou； data forwarding； ship dynamic monitoring.

北斗卫星导航系统（BDS）是中国自主发展，独立运行的具有区域导航功能的全球卫星导航系统，致力于向全球用户提供高质量的定位、导航、授时服务，军用与民用目的兼具，是继美、俄之后第三个成熟的卫星导航系统[[2]]。

现在海上主要的船舶监控形式有沿海[CDMA]网络监控，运用[AIS]的[VTS]监控，卫星监控三种，但都存在一定的限制，不能进行很好的监控，例如[CDMA]网络监控，只能在沿海有[CDMA]信号的沿海运输船舶上使用；卫星监控受天气干扰影响小，但其费用昂贵，不能一直连续使用；[AIS]系统发射的信号覆盖范围有限，不能接收远洋航行中船舶的[AIS]信息，使其失去监控[[1]]。

现在的大部分船舶都没有条件来配备北斗，使其不能得到很好的监控，文献[3]中提出的利用北斗转发本船[AIS]信息的方法对于大部分没安装北斗的船舶是不可行的，该文集中北斗和AIS的优点，并且为了实现对船舶的快速搜索，我们在[AIS]数据中添加优先权，使的北斗在转发本船[AIS]信息的同时，也转发了它附近没有安装北斗的船舶的[AIS]信息，这就填补了之前的缺陷，使的监控区域扩大的同时也降低了通信费用。

1 数据处理步骤

北斗的短文通信能力有限，所以只能转发处理过的有效信息，为了能够在单位时间接收到的大数据量中提取有效的信息，就必须对[AIS]信息做一定的数据处理，过滤无效信息。我们通过数据压缩和数据预处理来过滤无效数据，通常[AIS]的无效数据有重复数据，无用数据和数据表示多余等形式[[4]]。数据处理总步骤如图1所示。

2 数据预处理

数据预处理是为了除去无效数据，我们通过过滤重复数据，数据获取，差值法，字段筛选和时间过滤来减少数据量，通过数据重组来恢复去掉数据表示的原样数据，所以我们必须在数据中加上一些标志数据，使得标志数据中的相应项和数据中的相应项相加得到原来的原样数据。

6 结论

本文利用北斗卫星导航系统的短报文通信，结合斗卫星导航系统与[AIS]系统，有效的解决了[AIS]基站存在监控盲区的不足，实现了船舶动态的监控的范围覆盖了陆上[AIS]基站的监控盲区并且以较高的效率压缩[AIS]数据，减小北斗系统传送相同信息转发的数据量。

参考文献：

[1] 张显库.船舶控制系统[M].大连：大连海事大学出版社，2010.

[2] 北斗卫星导航系统官网.北斗系统空间信号接口控制文件（2.0版）.2013.

[3] 王艳军，王晓峰.AIS和北斗终端组合在船舶动态监控中的应用[J].上海海事大学学报，2011，32（4）：249-253.

[4] Abraham Silberschatz，Henry F Korth， SudarshanS. Database System Concepts[M].北京：机械工业出版社，2006.

[5] 赵仁余.航海学[M].北京：人民交通出版社，2008.

[6] 徐成俊，舒毅，柴蓉.文本压缩算法的比较研究[J].Gansu Science and Technology. 2006，22（12）：5-9.

[7] Bruce Eckel.Thinking in Java [M].北京：机械工业出版社，2007.