基于MFC的AIS解析服务器软件程序设计

张亚宁，刘春光，吴诗帆

（92124 部队，辽宁 大连 116023）

0 引 言

在海上靶场进行武器试验的过程中，舰船自动识别系统（AIS）可以协助安控人员进行海上目标识别，尤其是对目标飞行器雷达锁定渔船、商船等非靶目标进行及时有效的安控尤为重要。AIS 报文一般采取可见字符的方式进行传输，接收机收到报文后需按照ITU-1371-4 协议进行解析，解析之后的数据才能供作业人员使用。目前市面上商用的AIS 解析软件较多，可以实现报文解析、舰船信息显示等功能，但此类软件一般不具备直接兼容安控显示软件的功能。本文基于MFC 平台设计了AIS 报文解析软件，实现了将AIS信息融入安控显示软件的功能。

1 设计流程

AIS 报文解析软件的信号流程如图1所示，首先启动AIS 报文接收线程，实时接收报文数据；然后进行报文内容的判定，对其中的AIS 报文进行解析（对非AIS 报文不做处理）；最后将解析之后的报文结果以安控显示软件的格式进行打包发送，使AIS 信息在安控显示软件上实时显示。

图1 AIS 报文解析软件信号流程

2 功能实现

本文基于MFC 平台设计AIS 解析软件，程序界面如图2所示，界面分为数据接收区、监视区、接收设置区、记录区、发送区五个区域。“数据接收区”用于实时显示接收的AIS 原始报文和解析之后的舰船信息；“监视区”对解析软件的工作情况进行监视，主要显示解析报文状态、数量等内容；“接收设置区”设置本地接收AIS 报文的IP地址、端口信息、组播地址等信息；“记录区”以新建文本的方式保存接收到的AIS 原始报文和解析之后的结果，可以通过按键的方式选择是否保存；“发送区”设置发送目的端的IP 地址和端口，进而将解析之后的结果实时发送至安控显示工作站。

图2 AIS 解析软件程序界面

2.1 AIS 报文接收

为了实现AIS 报文接收功能，需要正确加载套接字库，创建套接字，绑定接收端口，启动接收线程等步骤，关键代码为：

WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData);// 加载套接字库

m_RecvSocket=WSASocket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0,NULL,0,0);//创建套接字

bind(m_RecvSocket,(SOCKADDR*)&addrSock,sizeof(SO CKADDR))；//绑定端口

WSARecvFrom(m_RecvSocket,&wsabufRcev,1,&dwread,&dwflag,(SOCKADDR*)&addr_from,&len0,NULL,NULL));//实时接收

考虑到不同计算机的IP 地址不同，利用本软件绑定地址信息时支持配置文件读取和手动更改两种方式，软件启动后直接从配置文件读取IP、端口、组播信息至“接收设置区”并进行显示，如果绑定端口情况临时有变可以在“接收设置区”手动更改，然后点击“绑定”按键进行最终绑定。

2.2 AIS 报文判定和解析

AIS 报文共有27 类（ID 号为1～27），不同类别的报文可以提供舰船标识码MMSI、经度L、纬度B、航向COG、航速SOG、船名NAME、呼号CALL、舰船尺寸等信息。鉴于安控显示软件只需显示舰船标识码、位置和航行状态，故仅需解析包含识别码MMSI、经度L、纬度B、航向COG、航速SOG 等信息的5 类报文，分别为：1 类、2 类、3 类、18 类、19 类，对于其他类型的报文不做解析，减少了数据处理量，提高了报文解析效率。

在有效性的判定上，AIS 报文采取帧头识别的方式进行判定，即收到的报文以“!AIVDM”“!AIVDO”“!AIVDM”等字符开头；在报文类别（ID 号）的判定上，采取提取报文数据段首字符的方式进行判定，仅解析上面提到的5 类报文。

筛选出需要解析的报文后，按照ITU-1371-4 协议对数据段内容进行解析，有关报文解析的方法参考本文作者曾发表的文献——一种AIS 报文解析方法，此文献中论述了AIS 报文解析的详细过程。在本文中，将此解析方法封装成函数使用，代码为：

bool OnDecodeAIS(char *p,int len,AisData &AisResult);

在此函数中p 为AIS 报文数据段的字符串指针，len 为数据段字符串长度，AisResult 为解析之后的结果，是此函数的输出变量，其类型为自定义AisData 结构类型，AisData结构定义为：

2.3 信息打包

AIS 报文解码成功后，需要按照安控显示软件所提供的数据接口类型进行打包封装，此数据接口类型为AIS_MAdd结构，要求连续方式对齐。具体代码为：

在AIS_MAdd 结构变量中，除了5 类舰船信息，还包含包头、包尾和操作类别3 个变量，所以还需要对以上变量进行赋值，具体代码为：

通过以上方式完成解析结果的数据封包。

2.4 信息发送

发送目的端的地址信息通过读取配置文件在“发送区”窗口显示。数据打包结束之后，构造发送结构变量并进行数据发送，具体代码为：

2.5 信息保存和监视

本程序界面的“数据接收区”实时显示最新一条AIS 报文和解析结果，为了实现对整个解析过程数据的监视，在“记录区”增加“按键”实现记录报文信息和解析结果，文件以时间命名，以文本方式保存。

此外，本程序还设计了“监测区”，用于对程序运行状态、解析报文数量、记录开启情况等进行实时监视，极大地方便了程序操管。

3 实验测试

本程序设计完成后，通过在机房实时接收大连旅顺某海域的AIS 信息进行了软件测试，测试过程中首先通过“绑定”按键正确设置接收端口，然后通过“运行”按键启动解析程序，程序运行过程中依次启动数据记录功能，测试结果如图3、图4、图5所示。从这三个图中可以看出，本程序不仅可以实时显示接收报文信息、报文解析结果，还可以对解析情况进行实时监视。程序运行结束后，生成了AIS 报文记录文件和解析结果记录文件，文件信息如图6、图7所示。最后对本软件的转发功能进行了测试，测试结果如图8所示，由安控显示软件可知本程序可实时将AIS 解析结果发送至安控显示软件进行显示，实现了与安控软件的融合，可以实时为安控显示软件提供海面舰船信息。

图3 AIS 解析软件测试结果

图4 AIS 解析软件测试结果“显示区”放大图

图5 AIS 解析软件测试结果“监视区”放大图

图6 AIS 解析软件原始报文记录

图7 AIS 解析软件解析结果记录

图8 解析结果在安控显示软件上的显示效果

4 结 论

本文基于安控显示软件实时显示海上舰船信息的需求，利用MFC 平台从界面设计、报文接收、报文判定、报文解析、报文记录、解析结果发送等环节详细论述了本文AIS 服务器软件的设计流程，最后通过实际环境中的测试得出本文软件实现了上述功能，可以实时为安控显示软件提供AIS 信息，为安控人员顺利完成海上目标飞行器安控任务提供了参考，具有一定的工程应用价值。