大数据背景下航道交通流量采集系统的设计研究

2018-01-24朱志超

移动信息 2017年8期

朱志超

南京中设航空科技发展有限公司，江苏南京 210000

1 大数据背景下航道交通流量采集系统设计的分析

1.1 大数据背景下航道交通流量采集系统软件的设计分析

在对航道交通流量采集软件进行设计时，应以四通道环形地感线圈为主要的设计方案，fi（t），i = 1，2，3，4 是采样系统震荡频率的表达方式。在系统震荡频率的基础上，通过事先设计好的环形地感线圈，对航道交通流量采集的数据和信息以及采样频率进行计算，并且还要储存每个环形地感线圈的检测的频率。假如当前时刻为t，那么fi（t）， fi（t-1），…， fi（t-15）就是船舶缓冲区域内的频率表示，则16就是航道交通流量数据处理的时间长度。这样就可以将其视为一组流量数据或是信息，然后再采取相应的方式对其进行处理。

f i（t）=middle（fi（t-2），fi（t），fi（t1），fi（t+2））是航道交通流量采样频率的值滤波表达的方式，fi（t） = （fi（t）−fi（t-15））则是系统震荡频率的计算方式，而fi（t）-fi（0）>则是震荡频率的时间计算方式。在对其进行计算时，如果出现超过 10次并连续出现fi（t）-fi（t-15）<﹣60的表达方式，则就表示频率出现下降沿。当出现下降沿后，如果|fi（t）-fi（t-15）|< 10的表达方式累计出现375次，则就可以准确判断出频率值，并以fi（0）来进行表示。如果结果出现3～4次，那么Ti（1）就是此时此刻的记录；如果结果能够满足基础要求和条件，并且连续出现3次，那么就可以记录为Ti（2）。

1.2 大数据背景下航道交通流量采集系统硬件的设计分析

对于海上船舶来说，其具有航道情况复杂、种类颇多等相关问题，所以，相关人员必须建立一个有效、完善、比较实用的航道交通流量采集系统。例如，可以选用TLC5510高速AD和TI转换芯片来进行模数转换电路，并同时采用半闪速的结构。当5 V系统电路在进行正常运作时，该芯片的功能耗只有100 MW，保持电路和流量信号采样是该芯片内部所包含的主要内容，不仅具有内部的基础电阻，而且还有高阻抗方式同时接口的功能。航道交通流量信号的模数转换只要顺利完成两个步骤就可以得以实现，同时还能减少比较器的数量。2.5个时钟周期是航道交通流量转换数据基础时间[1]。图1为FPGA接口电路与流量TLC5510信号的设计图。

图1 FPGA接口电路的设计图

对于大数据背景下航道交通流量数据、信息的采集来说，需要有很多个子系统的配合才能有效、顺利地完成流量信息采集的工作。流量信息记录子系统、环境子系统以及自动识别子系统等都属于流量采集系统中的子系统[2]。同时，流量采集的中心系统VTS还需要与流量采集系统中其他相邻的中心系统进行信息共享，这样才能确保航道交通流量采集的效率和质量。

1.3 大数据背景下航道交通流量采集系统的关键技术开发

1.3.1 采集系统的AIS发射功能智能化

从图1的设计图中可以看出，AIS系统主要是工作于87B，而88B阶段的海上交通VHF要高于通信系统。1.5 W和2 W是最基础的发射功率。在AIS的系统中，必须要设立岸基装置和船台装置，这样才能实现比较稳定的通信，同时还能实现岸基与船舶在开阔水面 35 nmile[3]。笔者认为AIS系统还具有以下两个优点：第一，该系统具有功率自动调控的功能，如果航道的船舶密度比较复杂、比较大，那么该系统据就可以根据实际情况自动对功率进行调整，直到调整到合适的功率为止[4]；第二，功率上升时间和接收的速度也能得到提升，在整个过程中，将功率的上升时间和接收速度进行调整，能够促进采集系统载波侦听发射流程顺利的进行[5]。

1.3.2 流量采集系统中的RFID子系统

RFID子系统也是比较常用的信息获取技术，能够识别航道交通流量。该系统也具有非常多的优点，主要包括经济成本低、无需射频供电、射频功率高、识别距离远等[6]，各个方面都比较符合采集系统的基础要求。

2 实验结果分析

不同采集系统的信息传输对于相同长度的航道交通流量信息传输的开销总量来说也是不相同的[7]。如图2所示。假设120B是每个交通流量信息包的基础长度，那么其最大的传输信息包就为60个。如果信息包的数量不断增加，那么传输的开销总量也会一同增长，进而图像呈现上走趋势。由此可见，本文提供的对大数据背景下航道交通流量采集设计进行实验比较和分析的方法具备更多的优势[8]。

衡量流量采集系统性能一项最关键的标准就是净吞吐量性能，所以，为了证明本文所提供的方法具有实用性和有效性，分别对这些方法进行了比较，比较的结果可以从图3中看出。