基于AIS/北斗/VHF的智能交通安全信息服务

何 红 张 辉

1.南京莱斯网信技术研究院有限公司；2.中国电子科技集团公司第二十八研究所

0 引言

在水上交通领域，关注的重点是水上船舶的航行情况、水上通航环境情况和整体周边态势，尤其是水上通航效率、水上智能告警信息、智能预警信息和航行通警告信息等，比如船舶碰撞、船舶搁浅、船舶失控、人员落水、恶劣天气预警和险情事故等，这些信息的及时获取和快速发布有利于保障水上安全形势的稳定，提高船舶进出港通航效率。

为确保水上航行安全，提高通航效率，构建基于AIS/北斗/VHF的智能交通安全信息服务，采用北斗/AIS短消息通信机制，实现对预警/告警信息的点对点播发或广播发送，同时采用基于B/S架构的语音自动生成播报技术，实现了对预警/告警信息的VHF高频通信播发。基于AIS/北斗/VHF的智能交通安全信息服务实现了船舶碰撞、船舶搁浅和恶劣天气等告警预警信息的自动生成和向目标船舶的快捷播发，有效提升了船舶通航的安全性。

1 整体框架

基于AIS/北斗/VHF的智能交通安全信息服务，以服务的形式对外发布和提供，为各种上层应用系统所用，如可将该服务应用于船舶交通管理系统、海事综合监管系统、应急搜救指挥系统和水上交通领域的其他相关系统。

基于AIS/北斗/VHF的智能交通安全信息服务的整体流程如图1所示，主要包括预警告警信息的生成和自动播发。预警告警生成主要包括自动生成和电子登记，自动生成是基于移动物标的动态信息和一定的告警规则自动生成的预警告警信息，电子登记是指为用户提供电子化登记的手段；自动播发主要包括AIS播发、北斗播发和VHF播发等一键播发功能，VHF播发支持立即播发和定时播发。

图1 整体流程图

2 预警/告警生成

2.1预警/告警信息自动生成

在范围较大的水域，尤其是航行船舶较多的情况下，智能交通监视与告警显得尤为重要。基于AIS/北斗/VHF的智能交通安全信息服务，针对水域通航和告警特点，提供预警告警信息的自动生成功能，基于移动物标的位置信息、告警规则信息和周边态势信息，采用基于索引矩阵的目标快速告警判断算法，完成目标对多个固定边界、区域以及自定义区域的越界情形进行快速判断，降低判断时间，提高判断效率，满足用户的告警监控需求。

自动生成的预警告警信息主要包括碰撞告警告警、搁浅告警、走锚告警、进入告警和侵入告警等，以走锚告警为例，其告警信息自动生成的内部实现流程如图2所示。

图2 告警信息自动生成示意图

2.2预警/告警信息的电子登记

基于AIS/北斗/VHF的智能交通安全信息服务提供对预警报警信息的快速电子登记、维护管理和快速调阅功能，进而实现预警告警信息的一键自动播发，如图3所示。

图3 预警/告警信息电子登记示意图

通过采用按模板自动生成内容、现场抓拍取证和本地附件上传等技术实现了对预警/报警信息的快速电子登记和存储功能，最终实现信息的一键播发，包括AIS/北斗/VHF播发等途径，提高对水上预警报警信息的及时周知能力，保证水上日常事务尤其是突发事件的相关处置预案可以准确实施，最大程度地预防和减少安全隐患和相应损失。

3 基于AIS/北斗/VHF的自动播发

3.1 VHF语音自动播发

VHF播报是指利用各VHF基站的高频通信指定频道，向该基站通信覆盖范围内的水上过往船舶进行消息广播，使相关单位和人员能够及时知晓水上区域预警告警信息。基于AIS/北斗/VHF的智能交通安全信息服务提供VHF自动播发功能，如图4所示，采用基于B/S架构的语音自动生成播报技术，实现了预警/告警信息的文本自动转语音，并将语音信息发送到VHF中心完成VHF语音自动播报。其中，基于B/S架构的语音自动生成播报技术，在B/S架构中采用浏览器触发本地TTS应用程序完成文本自动转语音，结合采用Ajax技术与Web服务器后台通信进行语音的读取，并通过Socket通信方式发送给VHF设备进行播报，从而实现预警/告警信息的语音自动生成和VHF播报功能。

图4 VHF播报流程图

针对VHF播发，提供立即播报和定时播报两种服务。立即播报是指将指定的预警/告警信息立即通过VHF播报出去，使得水域船舶及时知晓；定时播报是通过VHF在一段时间内循环播报或者在每天的某个固定时间点定时播报某些预警/告警信息，反复提醒过往船舶对水上突发情况或异常情况进行规避和防范，保障水上过往船舶的航行安全。智能交通安全信息服务预置多种定时播报方案，支持用户自定义开始播报时间、循环播报次数、播报间隔、播报频道和播报内容等，充分满足用户的循环播报和定时播报需要，如图5所示。

图5 VHF定时播报

3.2 AIS/北斗短消息播发

AIS短消息播发是指通过将预警/告警信息通过AIS短消息的方式向水上过往船舶进行点对点发送或者广播发送，北斗短消息信息播发是指将预警/告警信息通过北斗短消息发送给船舶，使船舶能够及时知晓水上区域的险情事故、恶劣天气或水上突发异常状况等。

基于AIS/北斗/VHF的智能交通安全信息服务，提供AIS/北斗短消息播发功能，支持二进制和文本两种消息格式，能根据预设模板自动生成短消息内容，根据告警类型自动选择播发对象，根据船载设备类型自动识别播发途径，根据告警等级自动循环播发重要告警信息，根据通信协议自动生成告警报文消息等，实现预警/告警信息的快速发布。

同时，提供反馈应答和重发处理机制，播发队列调度机制和播发内容保鲜机制等。通过采用高优先权优先发送的调度算法和消息的重发处理机制，使系统最大程度上保证在北斗/AIS发送信道拥挤的情况下，优先发布最重要的预警/告警信息。如图6所示。

图6 AIS/北斗播报流程图

4 结束语

智能交通安全信息服务实现了智能预警信息自动生成和多途径一键播发功能，提高了水上船舶对水上预警告警信息和突发事故信息的及时周知能力，提升了水上交通的智能化动态监管水平。基于AIS/北斗/VHF的智能交通安全信息服务以服务的形式构建和发布，可应用于各类系统如船舶交通管理系统、海事综合监管系统、应急搜救指挥系统和水上交通领域其他相关系统，具有部署容易、可扩展性强等特点。