論“引航家”國產智慧船舶交通管理系統架構

王偉　王君　楊超　唐琨

1.引言

為了響應軍民融合發展戰略、打破國外壟斷、打造民族自主品牌、保障國家信息安全、提高我國船舶交通管理的智慧化水平，中國電子科技集團公司第二十八研究所與中國交通通信信息中心聯合開展了“引航家”智慧船舶交通管理系統（以下簡稱國產VTS）的研制。

項目團隊基于30多年海上指揮信息系統的深厚技術基礎和豐富工程經驗，深入分析IALA、IMO等國際相關規范和我國海事系統用戶需求與實際，采用成熟的軍用指揮信息系統設計方法，構建具有開放性、可擴展性強、綜合集成能力強的國產VTS系統架構，提供多種信號數據接口，能夠與國內外海事雷達、VHF 等通信設備、海事數據中心、港航系統、其他VTS中心系統進行互聯，不僅能滿足目前船舶交管的需求，也能對未來“智慧海事”建設提供強有力的支撐。

2.系統技術架構

系統技術架構共分為四層，分別為：基礎設施層、基礎支撐層、功能服務層、應用系統層。基礎設施層主要包括計算/存儲/網絡資源、操作系統、數據庫管理系統等；基礎支撐層分為虛擬化平臺、服務支撐和應用支撐服務三個層次；功能服務層包括多元信息綜合處理、二三維交通態勢顯示、WEB交通態勢顯示、交通態勢評估與告警、CCTV接力跟蹤、流程化應急事件處置等，應用系統層則構建了國產智慧船舶交通管理系統的系列化產品，包括港口型、航道型和區域聯網船舶交通管理系統等，系統技術架構如下圖所示：

系統技術架構的核心是基礎支撐層，虛擬化平臺將基礎設施中的計算資源、存儲資源和網絡資源予以抽象、轉換，打破實體結構間的障礙，更好的合理利用資源，且獲得更強大、更富活力、更具彈性的特點。服務支撐用來統一管理分布式虛擬資源，通過服務總線為應用的分布式運行部署提供可靠的運行支撐環境，為服務調用者和服務提供者之間的交互提供服務尋址、負載均衡的能力，使得服務調用者透明調用不同服務。應用支撐服務由地理信息、信息傳輸和記錄回訪等共性服務構成，能為上層應用功能提供基礎的、共性的服務能力[1]。

3.軟件技術架構

系統采用C/S、B/S混合架構。C/S架構主要用于實現水上目標動態處理和二三維一體化顯示、交通態勢評估、交通態勢告警、攝像頭接力跟蹤等，該部分功能對于時效性要求較強；B/S架構主要用于VTS系統的信息管理（MIS）等。

為了實現VTS和MIS之間的聯動，建立了適用于C/S與B/S兩種體系架構的通信機制和消息注冊訂閱機制。軟件技術架構如下圖：

4.系統網絡架構

國產VTS系統涉及的通信網絡主要包括海事和港口專網、萬維網、無線通信網絡、視頻網絡等，通過安全隔離設備將各網系接入海事專網。

海事專網包括雷達錄取設備、分支海事局的操作終端、工作臺、VTS工作臺位、海事衛星、北斗、VHF、AIS、海事數據中心、AIS中心、CCTV、水文氣象等終端；無線通信網絡包括北斗、VHF、AIS等無線通信設備；視頻網絡包括圖形拼接器、大屏顯示系統、視頻采集器等設備。

5. 系統信息處理架構

為了對大容量水上目標數據進行實時計算、存儲、訪問等相關處理，VTS系統運用了并行計算、多維空間索引等技術，兩臺服務器能并行處理三萬批水上目標，每分鐘處理60萬點，并且通過靈活擴展構建服務器集群，大大提升了水上目標處理能力。該架構特別適應交通流量大、通航密度高的港口，如上海、香港、新加坡等地。

VTS系統可基于交通流量的階段性統計結果，自動將VTS覆蓋水域劃分成多個處理區域，并在處理區域間設定交接區，來實現水上目標穿越不同區域時的身份標識、運動要素等信息的一致性處理。其中Pi（i=1，2，…，n）負責對區域i的數據進行融合處理；Pi（i+1）（i=1，2，…，n-1）負責對Pi和P（i+1）交接區目標進行仲裁，確保水上目標穿越不同區域時的身份標識、運動要素等信息的一致；PA負責對Pi和Pi（i+1）處理結果數據進行管理，同時負責與另一個VTS節點的數據進行跨區自動交接。

6.總結

回眸過去、展望未來，國產智慧船舶交通管理系統項目團隊將繼續以實際行動踐行軍民融合國家戰略，緊密結合“智慧海事”發展需求，持續提升系統智慧化水平，更好的服務智慧交通發展和海洋強國戰略。

參考文獻：

[1] 陳黎明.高鋒.海軍作戰指揮軟件構件化【J】.指揮信息系統與技術，2018，第一期：1-7