一種基于多網融合的船舶監管系統及其數據交換方法技術方案

本發明專利技術公開了一種基于多網融合的船舶監管系統及其數據交換方法，系統包括船載子系統、岸基子系統和通信子系統；船載子系統包括第一終端設備、第一功能模塊、第一數據庫和第一通信模塊四個部分；岸基子系統包括第二終端設備、第二功能模塊、第二數據庫、服務器、網關、基站和第二通信模塊；通信子系統包括AIS網絡、3/4G網絡和WiFi網絡，用于實現船與船、船與岸之間的通信鏈接。該系統利用網格定位的方法對船舶進行動態分組，以及解決在不同網絡架構下，船舶的船載AIS設備、移動終端和岸基系統之間如何進行通信的問題，實現對船舶的全面監管和信息服務。

A ship supervision system based on multi network fusion and data exchange method thereof

The invention discloses a method for switching vessel monitoring system of multi network integration and data based on the system includes onboard subsystem, base subsystem and communication subsystem; onboard subsystem of four parts including the first terminal, the first function module, a first database and a first communication module; base subsystem includes second terminal equipment second, second function modules, database, server, gateway, base station and the second communication module; communication subsystem including AIS network, 3/4G network and WiFi network is used to realize the communication link between ship and ship, ship and shore. The method of positioning system based on grid dynamic grouping on the ship, and solve in different network architecture, how to load between AIS devices, mobile terminals and base system communication of the ship, the ship to achieve a comprehensive regulatory and information services.

【技術實現步驟摘要】
一種基于多網融合的船舶監管系統及其數據交換方法
本專利技術涉及船舶通信領域，具體的說，是涉及一種結合路由選擇算法，以公網和AIS網絡進行船—船、船-岸之間通信的多網融合的船舶監管系統及其數據交換方法。
技術介紹
隨著科學技術的發展和人們需求的提高，航行中的船舶相互之間、船舶與岸上相關部門之間通信的方式越來愈多，交流信息種類的需求也越來越豐富。AIS(船舶自動識別系統)是工作在VHF海上波段的船舶和基站廣播系統，可以同其他船舶和基站的AIS設備互相收發諸如船舶識別信息、船位經緯度、航向、航速等船舶信息。《國際海上人命安全公約》(SOLAS)第五章修訂草案中對船舶配置AIS設備提出了具體要求。AIS能夠幫助岸基監管系統實現對船舶的監管，提高船舶的航行安全，減少船舶碰撞的可能性，而且能夠幫助搜救船更好、更快地完成海上救助任務。船舶移動adhoc網絡(ShippingMobileAdhocnetwork，SMANET)已成為船舶自組網研究中的熱點問題之一。與單個船只相比，SMANET通過多船合作具有更強的容錯性和適應性，船舶在航行中可以形成動態網絡，各船之間可以通過網絡進行信息的交換，從而提高環境認知能力，保障航行安全。通過在現有AIS終端中添加最小數量的網絡控制信息，利用啟發式方法解析網絡控制信息，使載有AIS終端的船舶具備自組網功能，能夠與網絡中任意AIS終端建立通信鏈路，交換信息。上述方法成功建立了船載AIS設備之間通信鏈接，但是，根據相關規定，還有部分船舶未強制安裝AIS設備，無法與AIS設備進行信息的交換，造成了船舶監管障礙，威脅了船舶航行安全。目前國內外的研究主要包括：船舶adhoc系統的底層結構協調機制；船舶adhoc系統的場景應用研究；基于位置信息的路由算法及其在船舶系統中的應用。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種基于多網融合的船舶監管系統及其數據交換方法，該系統利用網格定位的方法對船舶進行動態分組，以及解決在不同網絡架構下，船舶的船載AIS設備、移動終端和岸基系統之間如何進行通信的問題，實現對船舶的全面監管和信息服務。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：一種基于多網融合的船舶監管系統，包括船載子系統、岸基子系統和通信子系統；所述船載子系統包括第一終端設備、第一功能模塊、第一數據庫和第一通信模塊四個部分；所述第一終端設備包括第一PC端、第一移動終端、船載AIS設備、第一視頻電話、第一顯示終端和VHF無線電話，第一終端設備用于實現對信息的編輯和數據可視化顯示，實現語音通話和視頻會議功能，實現與岸基AIS、其他船載AIS設備的數據交換；所述第一功能模塊為動態分組模塊、第一路由選擇模塊、第一統一通信模塊、第一信息管理模塊、信息采集模塊、第一預警管理模塊、信息可視化模塊、WiFi識別模塊和定位模塊；所述第一數據庫由用于存儲本船及其他船舶信息的第一船舶信息數據庫構成；所述第一通信模塊包括第一VHF模塊、第一3/4G模塊和第一WiFi模塊；所述第一VHF模塊用于實現船載AIS設備的通信需求；所述第一3/4G模塊用于實現所述第一移動終端與岸基設備之間的通信鏈接；所述第一WiFi模塊用于實現同一局域網下第一移動終端的數據交換；所述岸基子系統包括第二終端設備、第二功能模塊、第二數據庫、服務器、網關、基站和第二通信模塊；所述第二終端設備包括第二PC端、第二移動終端、岸基AIS、第二視頻電話和第二顯示終端，第二終端設備用于實現對信息的編輯和數據可視化顯示，實現語音通話和視頻會議功能，實現與船載AIS設備的信息交換；所述第二功能模塊包括船舶監控模塊、第二路由選擇模塊、第二統一通信模塊、第二信息管理模塊、信息處理模塊和第二預警管理模塊；所述第二數據庫由第二船舶信息數據庫和船舶位置信息數據庫構成，所述第二船舶信息數據庫用于存儲船載AIS設備發送的船舶信息，所述船舶位置信息數據庫用于存儲第一移動終端發送的船舶信息；所述服務器包括海事內網船舶信息服務器、公網船舶信息服務器和通信交換服務器；所述網關為VHF語音網關，用于實現所述VHF無線電話與第二視頻電話統一通信功能；所述基站包括移動通信基站和VHF基站，用于為3/4G網絡、WiFi網絡和VHF網絡接收和發送信號；所述第二通信模塊包括第二VHF模塊、第二3/4G模塊和第二WiFi模塊；所述第二VHF模塊用于實現岸基AIS與船載AIS設備之間的通信需求，所述第二3/4G模塊用于實現第一移動終端與岸基設備之間的通信鏈接，所述第二WiFi模塊用于實現同一局域網下第二移動終端的數據交換；所述通信子系統包括AIS網絡、3/4G網絡和WiFi網絡，用于實現船與船、船與岸之間的通信鏈接。所述動態分組模塊運用mesh網絡結構，采用云計算模式，自動計算船舶所在的船舶區域網格，通過網格定位實現快速分組，確定需要交換數據的船舶分組；所述第一路由選擇模塊采用基于船舶位置信息的AODV路由協議進行船舶路由表的動態更新；所述第一統一通信模塊用于實現音頻通話、語音留言、視頻通話、視頻留言、線上會議、PTT音頻通話、緊急報警、通訊垂直調度和通訊調度功能；所述第一信息管理模塊包括船舶信息的管理和信息的發送與接收；所述信息采集模塊包括船舶基本信息、水文信息和其他船舶信息的收集；所述第一預警管理模塊包括航行警告、水文氣象警告、避碰信息、船舶智能報警的提醒；所述信息可視化模塊是指對船舶接收到的信息進行處理，實現信息的可視化顯示；所述WiFi識別模塊是指第一移動終端在進行數據交換時，對所處WiFi網絡進行識別，在處于同一個WiFi時，利用socket協議進行數據交換；所述定位模塊用于對船舶位置信息的采集。所述海事內網船舶信息服務器用于訪問包括船載AIS設備發送的船舶信息和第一移動終端發送的船舶信息；公網船舶信息服務器用于訪問通過3/4G網絡和WiFi網絡發送的船舶信息；所述通信交換服務器通過對網絡協議進行轉換，提供AIS網絡、3/4G網絡和WiFi網絡不同架構的網絡之間的通信。所述船舶監控模塊用于分析船舶計劃航線和航行信息，并作出決策實現對船舶的監管；所述第二路由選擇模塊通過對船舶位置信息分析，以確定岸基子系統進行信息播發的船舶；所述第二統一通信模塊用于實現音頻通話、語音留言、視頻通話、視頻留言、線上會議、PTT音頻通話、緊急報警、通訊垂直調度和通訊調度功能；所述第二信息管理模塊包括對岸基子系統內信息的管理；所述信息處理模塊通過對岸基子系統接收到的信息進行處理，轉換成相應播發系統要求的格式，形成有益于船舶航行的信息服務；所述第二預警管理模塊用于實現船舶智能預警、船舶避碰功能、水文氣象預警和自動提醒功能。一種基于多網融合的船舶監管系統的船舶間的數據交換方法，包括以下步驟：(1)載有船載AIS設備的船舶請求與其它船舶進行數據交換；(2)通過第一船舶信息數據庫，獲取周圍船舶的位置信息；(3)運用mesh網絡結構，采用云計算模式，自動計算船舶所在的船舶區域網格，通過網格定位實現快速分組，確定需要交換數據的船舶分組；(4)采用基于船舶位置信息的AODV路由協議進行船舶路由表的動態更新，進行路由選擇；(5)判斷進行數據交換的船舶是否載有船載AIS設備；(6)若載有船載AIS設備，則利用VHF本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于多網融合的船舶監管系統，其特征在于，包括船載子系統、岸基子系統和通信子系統；所述船載子系統包括第一終端設備、第一功能模塊、第一數據庫和第一通信模塊四個部分；所述第一終端設備包括第一PC端、第一移動終端、船載AIS設備、第一視頻電話、第一顯示終端和VHF無線電話，第一終端設備用于實現對信息的編輯和數據可視化顯示，實現語音通話和視頻會議功能，實現與岸基AIS、其他船載AIS設備的數據交換；所述第一功能模塊為動態分組模塊、第一路由選擇模塊、第一統一通信模塊、第一信息管理模塊、信息采集模塊、第一預警管理模塊、信息可視化模塊、WiFi識別模塊和定位模塊；所述第一數據庫由用于存儲本船及其他船舶信息的第一船舶信息數據庫構成；所述第一通信模塊包括第一VHF模塊、第一3/4G模塊和第一WiFi模塊；所述第一VHF模塊用于實現船載AIS設備的通信需求；所述第一3/4G模塊用于實現所述第一移動終端與岸基設備之間的通信鏈接；所述第一WiFi模塊用于實現同一局域網下第一移動終端的數據交換；所述岸基子系統包括第二終端設備、第二功能模塊、第二數據庫、服務器、網關、基站和第二通信模塊；所述第二終端設備包括第二PC端、第二移動終端、岸基AIS、第二視頻電話和第二顯示終端，第二終端設備用于實現對信息的編輯和數據可視化顯示，實現語音通話和視頻會議功能，實現與船載AIS設備的信息交換；所述第二功能模塊包括船舶監控模塊、第二路由選擇模塊、第二統一通信模塊、第二信息管理模塊、信息處理模塊和第二預警管理模塊；所述第二數據庫由第二船舶信息數據庫和船舶位置信息數據庫構成，所述第二船舶信息數據庫用于存儲船載AIS設備發送的船舶信息，所述船舶位置信息數據庫用于存儲第一移動終端發送的船舶信息；所述服務器包括海事內網船舶信息服務器、公網船舶信息服務器和通信交換服務器；所述網關為VHF語音網關，用于實現所述VHF無線電話與第二視頻電話統一通信功能；所述基站包括移動通信基站和VHF基站，用于為3/4G網絡、WiFi網絡和VHF網絡接收和發送信號；所述第二通信模塊包括第二VHF模塊、第二3/4G模塊和第二WiFi模塊；所述第二VHF模塊用于實現岸基AIS與船載AIS設備之間的通信需求，所述第二3/4G模塊用于實現第一移動終端與岸基設備之間的通信鏈接，所述第二WiFi模塊用于實現同一局域網下第二移動終端的數據交換；所述通信子系統包括AIS網絡、3/4G網絡和WiFi網絡，用于實現船與船、船與岸之間的通信鏈接。...

【技術特征摘要】
1.一種基于多網融合的船舶監管系統，其特征在于，包括船載子系統、岸基子系統和通信子系統；所述船載子系統包括第一終端設備、第一功能模塊、第一數據庫和第一通信模塊四個部分；所述第一終端設備包括第一PC端、第一移動終端、船載AIS設備、第一視頻電話、第一顯示終端和VHF無線電話，第一終端設備用于實現對信息的編輯和數據可視化顯示，實現語音通話和視頻會議功能，實現與岸基AIS、其他船載AIS設備的數據交換；所述第一功能模塊為動態分組模塊、第一路由選擇模塊、第一統一通信模塊、第一信息管理模塊、信息采集模塊、第一預警管理模塊、信息可視化模塊、WiFi識別模塊和定位模塊；所述第一數據庫由用于存儲本船及其他船舶信息的第一船舶信息數據庫構成；所述第一通信模塊包括第一VHF模塊、第一3/4G模塊和第一WiFi模塊；所述第一VHF模塊用于實現船載AIS設備的通信需求；所述第一3/4G模塊用于實現所述第一移動終端與岸基設備之間的通信鏈接；所述第一WiFi模塊用于實現同一局域網下第一移動終端的數據交換；所述岸基子系統包括第二終端設備、第二功能模塊、第二數據庫、服務器、網關、基站和第二通信模塊；所述第二終端設備包括第二PC端、第二移動終端、岸基AIS、第二視頻電話和第二顯示終端，第二終端設備用于實現對信息的編輯和數據可視化顯示，實現語音通話和視頻會議功能，實現與船載AIS設備的信息交換；所述第二功能模塊包括船舶監控模塊、第二路由選擇模塊、第二統一通信模塊、第二信息管理模塊、信息處理模塊和第二預警管理模塊；所述第二數據庫由第二船舶信息數據庫和船舶位置信息數據庫構成，所述第二船舶信息數據庫用于存儲船載AIS設備發送的船舶信息，所述船舶位置信息數據庫用于存儲第一移動終端發送的船舶信息；所述服務器包括海事內網船舶信息服務器、公網船舶信息服務器和通信交換服務器；所述網關為VHF語音網關，用于實現所述VHF無線電話與第二視頻電話統一通信功能；所述基站包括移動通信基站和VHF基站，用于為3/4G網絡、WiFi網絡和VHF網絡接收和發送信號；所述第二通信模塊包括第二VHF模塊、第二3/4G模塊和第二WiFi模塊；所述第二VHF模塊用于實現岸基AIS與船載AIS設備之間的通信需求，所述第二3/4G模塊用于實現第一移動終端與岸基設備之間的通信鏈接，所述第二WiFi模塊用于實現同一局域網下第二移動終端的數據交換；所述通信子系統包括AIS網絡、3/4G網絡和WiFi網絡，用于實現船與船、船與岸之間的通信鏈接。2.根據權利要求1所述一種基于多網融合的船舶監管系統，其特征在于，所述動態分組模塊運用mesh網絡結構，采用云計算模式，自動計算船舶所在的船舶區域網格，通過網格定位實現快速分組，確定需要交換數據的船舶分組；所述第一路由選擇模塊采用基于船舶位置信息的AODV路由協議進行船舶路由表的動態更新；所述第一統一通信模塊用于實現音頻通話、語音留言、視頻通話、視頻留言、線上會議、PTT音頻通話、緊急報警、通訊垂直調度和通訊調度功能；所述第一信息管理模塊包括船舶信息的管理和信息的發送與接收；所述信息采集模塊包括船舶基本信息、水文信息和其他...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張安民，杜佳蕓，張永兵，寧一偉，歐陽知雨，劉禹，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：天津,12