試析基于AIS的數字航標的優化設計

摘要：基于AIS（船舶自動識別）的數字航標是一種借助數字信息技術、GPS定位技術等現代科技的新型航標技術。通過這些技術的應用，可大幅提升航標的工作效率，增強實效性。為有效改進傳統航標存在的弊端，以下本文就以基于AIS的數字航標作為研究對象，對其技術原理與AIS數字航標的優化設計展開較為深入的解析。

關鍵詞：AIS；數字航標；優化設計

電子通信技術、數字技術的不斷發展，使得航標設計有了全新的發展方向，借助相關現代科技的應用，促航標逐漸向自動化、數字化的方向大幅邁進。現階段，船舶自動識別系統（AIS）已經成為現代航標發展的主流方向，借助數字信息技術、GPS技術，有效將船舶和航標的靜態、動態信息及時、準確傳遞，使管理人員和航海者能夠準確掌握相關信息，大幅提升了工作效率。本文就以基于AIS的數字航標作為研究對象，對其技術原理與AIS數字航標的優化設計展開探討，具體如下。

一、AIS下的數字航標硬件設計

AIS航標硬件可分為AIS航標通信模塊與航標數據采集模塊，其中航標通信模塊又可分為無線收發模塊與MCU控制模塊。

（一）AIS航標通訊模塊設計

AIS航標通訊模塊設計主要分為以下幾個方面：一方面是MCU控制模塊。這是該模塊的核心，主要的載體為總線，以此連接無線收發模塊、信息獲取模塊等，從而在實際發展的過程中實現信息的傳遞和獲取、PC通信、獲取航標終端數據等功能，對于整體航標硬件設計來說是非常重要的，其影響著無線傳輸工作實施的質量和效率。MCU控制模塊在實際應用的過程中主要是依據調節和控制解調芯片實施外部的電路設計工作，例如串口通訊、電源電路以及GPS電路等，從而達到收發的結果。

這一部分設計的重點就是主控制芯片的選擇。AIS航標關注性能和價格的對比，以此在實際設計的過程中，需要全面結合主控制芯片的硬件資源和實施速度進行取舍。目前常用的LPC2368處理器創造主控制芯片。

LPC2368處理器外部接口豐富，并帶有512kB片內存儲器，其頻率最高可達72MHz，在實際應用的過程中，具備的性能非常的強大，消耗的能量有非常的少，獲取的技能非常的多，可以滿足AIS航標設計工作。在實際設計中，主還應設計了可以驅動的RTC時鐘和管理部門以及主振蕩器，其可以進行CPU的推動。另外，相應的設計工作還包括LED等和ISP跳線。在芯片實際發展的過程中，ISP跳線對于應引腳是高電平。如果ISP跳線出現短路的情況，就是低電平，以此就表明芯片在應用的過程中程序出現了燒寫的問題。同時，MCU控制板塊的過程中還創造了一定的外圍復位電路，依據芯片的應用，促使MCU和兩條信號線實施相連，從而防止因為外界影響導致出現死機的問題，從而提升整體系統發展過程中具備的有效性和完善性。同時，在創造串口通信電路的過程中，可以達到外部設備和MUC兩者的信息傳遞。并且，構建GPS電路，有助于MCU可以對比分析AIS航標預期設定的經緯度與從GPS獲取的經緯度信息，從而明確航標的地方，如果航標位置出現了偏離，相關的管理部門可以獲取到相應安全的信息，從而對其進行有效的管理和控制，減少意外事件的出現。

除上述模塊外，硬件設計還包括無線收發模塊。其結構設計主要是包含了電路、數字基帶信號以及模擬帶通信號等多樣化的模塊等。

在實際發送報告的過程中，通過MEC向數字基帶信號調制解調模塊傳相關信息獲取的數碼，促使其在整體整合之后，轉換為數字帶通信號，同時在相應的模式中轉換帶通信號，之后通過功率較大的電路進行拓展，從而依據天線將最后構成的AIS發射信號傳出。模擬帶通信號調制模塊通過將AIS轉換為中頻信號，之后關注轉變的二進制數碼，最后發送。

（二）AIS信息采集模塊設計

其設計要點的就是數據采集模塊的MCU以及其中的PC單片機，同時依據總線為載體，獲取無線收發模塊、蓄電池等信息資源，從而與AIS航標通信模塊的信息進行轉換，為實際發展提供有效的信息，合理管理航標燈閃爍的時間，并且對航行船實施可視光引導工作，從而保障航行工作的有效性和安全性。依據光敏傳感器，MCU有助于明確航標燈的情況，從而依據外部電路與AD轉換器有效獲取航標燈的電流、電壓等信息資源。

二、AIS下的數字航標軟件設計

（一）系統軟件設計

在實際設計終端軟件的過程中，其主要分為以下幾點：

第一，軟件系統設計。AIS航標軟件操作系統較為復雜，通過系統的設計，應用者只需要依據網絡系統、光盤等形式，可以獲取其內在代碼的信息，從而明確船標信息。為保證各個系統功能的獨立性，軟件設計需要通過切割、轉換，從而達到系統的需求。在實際設計中，可切割劃分出多個工作區間模塊中，每一個工作區間模塊都具備一定的工作獨立性。

第二，終端軟件。結合多樣化的任務程序設計觀念進行AIS航標軟件設計，促使其程序的代碼逐漸趨向簡便化，從而以電腦AIS終端系統的工作效率和質量有所提升。依據實際案例的研究分析可知，在整體系統初始化的時候，創造任務工作，需要結合實際時效性的需求，制定有效的時間和優化級，同時對每一項工作實施資源劃分，從而滿足實際設計的要求。依據任務設定的等級制度進行任務。創造任務其中包含了多樣化的工作，如以MMSI編號為載體，明確AIS報文發送技能完善的處理系統、依據隊列系統解決裝載AIS報文、分析定位信息和固定數據信息等相應GPS的數據信息等。在實際發展的過程中，航標串口傳遞了一定的指令，并且到達了航標數據采集模塊中，同時對其應答數據進行研究和分析。同時整合串口不但可以輸出AIS報文信息資源，還可以進行AIS檢測工作。

（二）測試軟件設計

為了應用者可以對AIS航標終端報文數據信息進行深入的、簡潔的研究和分析，需要對實際發展過程中存在的數據信息進行解決和管理，同時在設計軟件的時候，還設定有關PC測試軟件器材。其檢測軟件主要是依據數據源、航標、航臺等幾個較大的windows窗體界面組成。其中數據源對航臺等進行的模擬工作，可以達到信息傳遞的需求，并且對文件收發出現的問題進行檢測。航標對于AIS航標的工作狀況進行實時的研究和分析，同時對相關參數進行設定。串口信息界面可以對AIS航標通信終端發送的信息指令進行回答，相關的數據主要是依據PC進行創造的。

結束語

現階段，AIS在實際發展的過程中不斷創新，促使其功能不斷的完善，并且更好的被應用到船舶中，以此為航標AIS提供重要的發展方向。總體來說，AIS可以及時、有效的獲取航標的動態靜動態信息資源，并且保障其有效性和完善性，值得推廣。

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陶鵬（1983），男，漢族，湖南瀏陽，大專，交通運輸部南海航海保障中心海口航標處，助理工程師，航標管理