试析基于AIS的数字航标的优化设计

摘要：基于AIS（船舶自动识别）的数字航标是一种借助数字信息技术、GPS定位技术等现代科技的新型航标技术。通过这些技术的应用，可大幅提升航标的工作效率，增强实效性。为有效改进传统航标存在的弊端，以下本文就以基于AIS的数字航标作为研究对象，对其技术原理与AIS数字航标的优化设计展开较为深入的解析。

关键词：AIS；数字航标；优化设计

电子通信技术、数字技术的不断发展，使得航标设计有了全新的发展方向，借助相关现代科技的应用，促航标逐渐向自动化、数字化的方向大幅迈进。现阶段，船舶自动识别系统（AIS）已经成为现代航标发展的主流方向，借助数字信息技术、GPS技术，有效将船舶和航标的静态、动态信息及时、准确传递，使管理人员和航海者能够准确掌握相关信息，大幅提升了工作效率。本文就以基于AIS的数字航标作为研究对象，对其技术原理与AIS数字航标的优化设计展开探讨，具体如下。

一、AIS下的数字航标硬件设计

AIS航标硬件可分为AIS航标通信模块与航标数据采集模块，其中航标通信模块又可分为无线收发模块与MCU控制模块。

（一）AIS航标通讯模块设计

AIS航标通讯模块设计主要分为以下几个方面：一方面是MCU控制模块。这是该模块的核心，主要的载体为总线，以此连接无线收发模块、信息获取模块等，从而在实际发展的过程中实现信息的传递和获取、PC通信、获取航标终端数据等功能，对于整体航标硬件设计来说是非常重要的，其影响着无线传输工作实施的质量和效率。MCU控制模块在实际应用的过程中主要是依据调节和控制解调芯片实施外部的电路设计工作，例如串口通讯、电源电路以及GPS电路等，从而达到收发的结果。

这一部分设计的重点就是主控制芯片的选择。AIS航标关注性能和价格的对比，以此在实际设计的过程中，需要全面结合主控制芯片的硬件资源和实施速度进行取舍。目前常用的LPC2368处理器创造主控制芯片。

LPC2368处理器外部接口丰富，并帶有512kB片内存储器，其频率最高可达72MHz，在实际应用的过程中，具备的性能非常的强大，消耗的能量有非常的少，获取的技能非常的多，可以满足AIS航标设计工作。在实际设计中，主还应设计了可以驱动的RTC时钟和管理部门以及主振荡器，其可以进行CPU的推动。另外，相应的设计工作还包括LED等和ISP跳线。在芯片实际发展的过程中，ISP跳线对于应引脚是高电平。如果ISP跳线出现短路的情况，就是低电平，以此就表明芯片在应用的过程中程序出现了烧写的问题。同时，MCU控制板块的过程中还创造了一定的外围复位电路，依据芯片的应用，促使MCU和两条信号线实施相连，从而防止因为外界影响导致出现死机的问题，从而提升整体系统发展过程中具备的有效性和完善性。同时，在创造串口通信电路的过程中，可以达到外部设备和MUC两者的信息传递。并且，构建GPS电路，有助于MCU可以对比分析AIS航标预期设定的经纬度与从GPS获取的经纬度信息，从而明确航标的地方，如果航标位置出现了偏离，相关的管理部门可以获取到相应安全的信息，从而对其进行有效的管理和控制，减少意外事件的出现。

除上述模块外，硬件设计还包括无线收发模块。其结构设计主要是包含了电路、数字基带信号以及模拟带通信号等多样化的模块等。

在实际发送报告的过程中，通过MEC向数字基带信号调制解调模块传相关信息获取的数码，促使其在整体整合之后，转换为数字带通信号，同时在相应的模式中转换带通信号，之后通过功率较大的电路进行拓展，从而依据天线将最后构成的AIS发射信号传出。模拟带通信号调制模块通过将AIS转换为中频信号，之后关注转变的二进制数码，最后发送。

（二）AIS信息采集模块设计

其设计要点的就是数据采集模块的MCU以及其中的PC单片机，同时依据总线为载体，获取无线收发模块、蓄电池等信息资源，从而与AIS航标通信模块的信息进行转换，为实际发展提供有效的信息，合理管理航标灯闪烁的时间，并且对航行船实施可视光引导工作，从而保障航行工作的有效性和安全性。依据光敏传感器，MCU有助于明确航标灯的情况，从而依据外部电路与AD转换器有效获取航标灯的电流、电压等信息资源。

二、AIS下的数字航标软件设计

（一）系统软件设计

在实际设计终端软件的过程中，其主要分为以下几点：

第一，软件系统设计。AIS航标软件操作系统较为复杂，通过系统的设计，应用者只需要依据网络系统、光盘等形式，可以获取其内在代码的信息，从而明确船标信息。为保证各个系统功能的独立性，软件设计需要通过切割、转换，从而达到系统的需求。在实际设计中，可切割划分出多个工作区间模块中，每一个工作区间模块都具备一定的工作独立性。

第二，终端软件。结合多样化的任务程序设计观念进行AIS航标软件设计，促使其程序的代码逐渐趋向简便化，从而以电脑AIS终端系统的工作效率和质量有所提升。依据实际案例的研究分析可知，在整体系统初始化的时候，创造任务工作，需要结合实际时效性的需求，制定有效的时间和优化级，同时对每一项工作实施资源划分，从而满足实际设计的要求。依据任务设定的等级制度进行任务。创造任务其中包含了多样化的工作，如以MMSI编号为载体，明确AIS报文发送技能完善的处理系统、依据队列系统解决装载AIS报文、分析定位信息和固定数据信息等相应GPS的数据信息等。在实际发展的过程中，航标串口传递了一定的指令，并且到达了航标数据采集模块中，同时对其应答数据进行研究和分析。同时整合串口不但可以输出AIS报文信息资源，还可以进行AIS检测工作。

（二）测试软件设计

为了应用者可以对AIS航标终端报文数据信息进行深入的、简洁的研究和分析，需要对实际发展过程中存在的数据信息进行解决和管理，同时在设计软件的时候，还设定有关PC测试软件器材。其检测软件主要是依据数据源、航标、航台等几个较大的windows窗体界面组成。其中数据源对航台等进行的模拟工作，可以达到信息传递的需求，并且对文件收发出现的问题进行检测。航标对于AIS航标的工作状况进行实时的研究和分析，同时对相关参数进行设定。串口信息界面可以对AIS航标通信终端发送的信息指令进行回答，相关的数据主要是依据PC进行创造的。

结束语

现阶段，AIS在实际发展的过程中不断创新，促使其功能不断的完善，并且更好的被应用到船舶中，以此为航标AIS提供重要的发展方向。总体来说，AIS可以及时、有效的获取航标的动态静动态信息资源，并且保障其有效性和完善性，值得推广。

参考文献：

[1]王焕，蒋红燕.AIS航标及其在海图上表示方法的探讨[J].海洋测绘，2012，03：47-49.

[2]闫健.探讨AIS航标基本布设原则及关键问题[J].中国水运（下半月），2015，11：48-49.

[3]李巍.嵌入式AIS在航标中推广应用[J].中国水运，2014，09：44-45.

陶鹏（1983），男，汉族，湖南浏阳，大专，交通运输部南海航海保障中心海口航标处，助理工程师，航标管理