基于AIS/北斗/VHF的智能交通安全信息服務(wù)

何 紅 張 輝

1.南京萊斯網(wǎng)信技術(shù)研究院有限公司；2.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所

0 引言

在水上交通領(lǐng)域，關(guān)注的重點(diǎn)是水上船舶的航行情況、水上通航環(huán)境情況和整體周邊態(tài)勢(shì)，尤其是水上通航效率、水上智能告警信息、智能預(yù)警信息和航行通警告信息等，比如船舶碰撞、船舶擱淺、船舶失控、人員落水、惡劣天氣預(yù)警和險(xiǎn)情事故等，這些信息的及時(shí)獲取和快速發(fā)布有利于保障水上安全形勢(shì)的穩(wěn)定，提高船舶進(jìn)出港通航效率。

為確保水上航行安全，提高通航效率，構(gòu)建基于AIS/北斗/VHF的智能交通安全信息服務(wù)，采用北斗/AIS短消息通信機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)警/告警信息的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)播發(fā)或廣播發(fā)送，同時(shí)采用基于B/S架構(gòu)的語(yǔ)音自動(dòng)生成播報(bào)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)預(yù)警/告警信息的VHF高頻通信播發(fā)。基于AIS/北斗/VHF的智能交通安全信息服務(wù)實(shí)現(xiàn)了船舶碰撞、船舶擱淺和惡劣天氣等告警預(yù)警信息的自動(dòng)生成和向目標(biāo)船舶的快捷播發(fā)，有效提升了船舶通航的安全性。

1 整體框架

基于AIS/北斗/VHF的智能交通安全信息服務(wù)，以服務(wù)的形式對(duì)外發(fā)布和提供，為各種上層應(yīng)用系統(tǒng)所用，如可將該服務(wù)應(yīng)用于船舶交通管理系統(tǒng)、海事綜合監(jiān)管系統(tǒng)、應(yīng)急搜救指揮系統(tǒng)和水上交通領(lǐng)域的其他相關(guān)系統(tǒng)。

基于AIS/北斗/VHF的智能交通安全信息服務(wù)的整體流程如圖1所示，主要包括預(yù)警告警信息的生成和自動(dòng)播發(fā)。預(yù)警告警生成主要包括自動(dòng)生成和電子登記，自動(dòng)生成是基于移動(dòng)物標(biāo)的動(dòng)態(tài)信息和一定的告警規(guī)則自動(dòng)生成的預(yù)警告警信息，電子登記是指為用戶提供電子化登記的手段；自動(dòng)播發(fā)主要包括AIS播發(fā)、北斗播發(fā)和VHF播發(fā)等一鍵播發(fā)功能，VHF播發(fā)支持立即播發(fā)和定時(shí)播發(fā)。

圖1 整體流程圖

2 預(yù)警/告警生成

2.1預(yù)警/告警信息自動(dòng)生成

在范圍較大的水域，尤其是航行船舶較多的情況下，智能交通監(jiān)視與告警顯得尤為重要?；贏IS/北斗/VHF的智能交通安全信息服務(wù)，針對(duì)水域通航和告警特點(diǎn)，提供預(yù)警告警信息的自動(dòng)生成功能，基于移動(dòng)物標(biāo)的位置信息、告警規(guī)則信息和周邊態(tài)勢(shì)信息，采用基于索引矩陣的目標(biāo)快速告警判斷算法，完成目標(biāo)對(duì)多個(gè)固定邊界、區(qū)域以及自定義區(qū)域的越界情形進(jìn)行快速判斷，降低判斷時(shí)間，提高判斷效率，滿足用戶的告警監(jiān)控需求。

自動(dòng)生成的預(yù)警告警信息主要包括碰撞告警告警、擱淺告警、走錨告警、進(jìn)入告警和侵入告警等，以走錨告警為例，其告警信息自動(dòng)生成的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)流程如圖2所示。

圖2 告警信息自動(dòng)生成示意圖

2.2預(yù)警/告警信息的電子登記

基于AIS/北斗/VHF的智能交通安全信息服務(wù)提供對(duì)預(yù)警報(bào)警信息的快速電子登記、維護(hù)管理和快速調(diào)閱功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)警告警信息的一鍵自動(dòng)播發(fā)，如圖3所示。

圖3 預(yù)警/告警信息電子登記示意圖

通過(guò)采用按模板自動(dòng)生成內(nèi)容、現(xiàn)場(chǎng)抓拍取證和本地附件上傳等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)預(yù)警/報(bào)警信息的快速電子登記和存儲(chǔ)功能，最終實(shí)現(xiàn)信息的一鍵播發(fā)，包括AIS/北斗/VHF播發(fā)等途徑，提高對(duì)水上預(yù)警報(bào)警信息的及時(shí)周知能力，保證水上日常事務(wù)尤其是突發(fā)事件的相關(guān)處置預(yù)案可以準(zhǔn)確實(shí)施，最大程度地預(yù)防和減少安全隱患和相應(yīng)損失。

3 基于AIS/北斗/VHF的自動(dòng)播發(fā)

3.1 VHF語(yǔ)音自動(dòng)播發(fā)

VHF播報(bào)是指利用各VHF基站的高頻通信指定頻道，向該基站通信覆蓋范圍內(nèi)的水上過(guò)往船舶進(jìn)行消息廣播，使相關(guān)單位和人員能夠及時(shí)知曉水上區(qū)域預(yù)警告警信息?；贏IS/北斗/VHF的智能交通安全信息服務(wù)提供VHF自動(dòng)播發(fā)功能，如圖4所示，采用基于B/S架構(gòu)的語(yǔ)音自動(dòng)生成播報(bào)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)警/告警信息的文本自動(dòng)轉(zhuǎn)語(yǔ)音，并將語(yǔ)音信息發(fā)送到VHF中心完成VHF語(yǔ)音自動(dòng)播報(bào)。其中，基于B/S架構(gòu)的語(yǔ)音自動(dòng)生成播報(bào)技術(shù)，在B/S架構(gòu)中采用瀏覽器觸發(fā)本地TTS應(yīng)用程序完成文本自動(dòng)轉(zhuǎn)語(yǔ)音，結(jié)合采用Ajax技術(shù)與Web服務(wù)器后臺(tái)通信進(jìn)行語(yǔ)音的讀取，并通過(guò)Socket通信方式發(fā)送給VHF設(shè)備進(jìn)行播報(bào)，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)警/告警信息的語(yǔ)音自動(dòng)生成和VHF播報(bào)功能。

圖4 VHF播報(bào)流程圖

針對(duì)VHF播發(fā)，提供立即播報(bào)和定時(shí)播報(bào)兩種服務(wù)。立即播報(bào)是指將指定的預(yù)警/告警信息立即通過(guò)VHF播報(bào)出去，使得水域船舶及時(shí)知曉；定時(shí)播報(bào)是通過(guò)VHF在一段時(shí)間內(nèi)循環(huán)播報(bào)或者在每天的某個(gè)固定時(shí)間點(diǎn)定時(shí)播報(bào)某些預(yù)警/告警信息，反復(fù)提醒過(guò)往船舶對(duì)水上突發(fā)情況或異常情況進(jìn)行規(guī)避和防范，保障水上過(guò)往船舶的航行安全。智能交通安全信息服務(wù)預(yù)置多種定時(shí)播報(bào)方案，支持用戶自定義開(kāi)始播報(bào)時(shí)間、循環(huán)播報(bào)次數(shù)、播報(bào)間隔、播報(bào)頻道和播報(bào)內(nèi)容等，充分滿足用戶的循環(huán)播報(bào)和定時(shí)播報(bào)需要，如圖5所示。

圖5 VHF定時(shí)播報(bào)

3.2 AIS/北斗短消息播發(fā)

AIS短消息播發(fā)是指通過(guò)將預(yù)警/告警信息通過(guò)AIS短消息的方式向水上過(guò)往船舶進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)發(fā)送或者廣播發(fā)送，北斗短消息信息播發(fā)是指將預(yù)警/告警信息通過(guò)北斗短消息發(fā)送給船舶，使船舶能夠及時(shí)知曉水上區(qū)域的險(xiǎn)情事故、惡劣天氣或水上突發(fā)異常狀況等。

基于AIS/北斗/VHF的智能交通安全信息服務(wù)，提供AIS/北斗短消息播發(fā)功能，支持二進(jìn)制和文本兩種消息格式，能根據(jù)預(yù)設(shè)模板自動(dòng)生成短消息內(nèi)容，根據(jù)告警類(lèi)型自動(dòng)選擇播發(fā)對(duì)象，根據(jù)船載設(shè)備類(lèi)型自動(dòng)識(shí)別播發(fā)途徑，根據(jù)告警等級(jí)自動(dòng)循環(huán)播發(fā)重要告警信息，根據(jù)通信協(xié)議自動(dòng)生成告警報(bào)文消息等，實(shí)現(xiàn)預(yù)警/告警信息的快速發(fā)布。

同時(shí)，提供反饋應(yīng)答和重發(fā)處理機(jī)制，播發(fā)隊(duì)列調(diào)度機(jī)制和播發(fā)內(nèi)容保鮮機(jī)制等。通過(guò)采用高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先發(fā)送的調(diào)度算法和消息的重發(fā)處理機(jī)制，使系統(tǒng)最大程度上保證在北斗/AIS發(fā)送信道擁擠的情況下，優(yōu)先發(fā)布最重要的預(yù)警/告警信息。如圖6所示。

圖6 AIS/北斗播報(bào)流程圖

4 結(jié)束語(yǔ)

智能交通安全信息服務(wù)實(shí)現(xiàn)了智能預(yù)警信息自動(dòng)生成和多途徑一鍵播發(fā)功能，提高了水上船舶對(duì)水上預(yù)警告警信息和突發(fā)事故信息的及時(shí)周知能力，提升了水上交通的智能化動(dòng)態(tài)監(jiān)管水平?；贏IS/北斗/VHF的智能交通安全信息服務(wù)以服務(wù)的形式構(gòu)建和發(fā)布，可應(yīng)用于各類(lèi)系統(tǒng)如船舶交通管理系統(tǒng)、海事綜合監(jiān)管系統(tǒng)、應(yīng)急搜救指揮系統(tǒng)和水上交通領(lǐng)域其他相關(guān)系統(tǒng)，具有部署容易、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。