分布式海上AIS通信与监控平台设计

自动识别系统(AIS)是当前常见的助航设备之一。通过AIS船舶能够向周边水域的船舶或管控中心通报自身的位置、速度、航行等信息,并能够实现相互的通信协作,大大提高了船舶航行的安全水平,是当前港口管理、航道管制等业务必不可少的系统之一。然而,传统的AIS在使用过程中采用网络点对点的通信方式,中心化的组网模式大大降低了通信效率和消息协作的效能。为解决这一问题,本文提出一种分布式海上AIS通信与监控平台,研究该平台的架构和工作方式,同时设计相应的控制算法和通信协议,为进一步完善AIS系统提供依据。     

基于RBF神经网络的舰船监控通信软件设计研究

构建舰船的综合性网络系统是现代舰船的发展方向。为了能够将舰船上的各种信息进行共享,提高舰船的智能自动化程度,增强舰船的安全性,舰船上的所有子系统都必须整合到一个统一的信息共享平台。舰船上的部分电子设备实现了网络化,但是不同的电子系统之间的数据传输协议及其传输方式有着很大的区别,因此系统与系统之间的信息无法共享。本文设计了一种监控通信系统,可以在舰船上不同电子设备之间进行数据的交换以及监控。本课题的研究对我国舰船上监控通信网络的发展有着重要的指导作用。     

远程云平台在舰船实时监控系统中的应用

舰船航行数据大量增加,采用传统系统受到服务器存储空间限制影响,导致监控效果较差,无法保证舰船行驶安全。因此提出远程云平台在舰船实时监控系统中应用研究。依据系统总体架构,可将其分为船载终端、远程云平台、监控中心3个部分,使用BDG-MF-07北斗船载终端,启动一键式紧急报警功能,支持可扩展AIS船舶防碰撞报警,设计远程云平台,为系统提供远程安全通信功能,通过对监控数据采集与处理,完成监控中心设计。研究远程云平台在软件功能中的应用,采用TPUT算法对监测到的数据进行汇聚处理,最后确定查询故障位置。由实验结果可知,该系统监控效果最高可达到95%,具有良好监控性能。     

物联网舰船自动识别通信平台设计

针对传统的舰船自动识别通信平台存在的数据传输效率低的缺点,设计物联网的舰船自动识别通信平台。首先,设计物联网的舰船自动识别通信平台的总体架构,根据总体架构,在计算机等硬件设施的基础上,分别对通信信息接收模块、信道分配模块、信号处理模块、舰船信息数据库模块开展设计,至此完成物联网的舰船自动识别通信平台的设计。与传统的舰船自动识别通信平台作比较实验,结果表明提出的物联网的舰船自动识别通信平台具有更高的数据传输效率。     

基于北斗卫星的舰船监控与海域交通流量控制系统开发

随着北斗卫星发展,其信号覆盖范围及定位精度达到海上舰船安全监控系统的要求。现代海域流量控制系统大多基于AIS基站提供的船舶静态及动态数据,由于各类港口AIS数据格式不统一,流量控制及监控系统开发难度较大,维护困难。本文分析了船舶安全监控领域下北斗卫星的导航技术及通信网络结构,设计了基于北斗导航与GPRS网络相结合的舰船综合安全监控系统。     

基于物联网通信技术的舰船导航控制系统

导航控制系统对舰船的作战能力提升具有非常重要的意义。传统的GPS导航和AIS系统等都存在一些问题,AIS会存在导航盲区,GPS技术受制于其他国家,容易受到干扰。Zigbee是物联网通信技术的重要组成部分,本文基于物联网通信技术和北斗导航技术提出了一种舰船导航控制系统,设计了基于物联网的北斗导航节点,分析了节点中各个模块的基本作用和实现原理,阐述了物联网数据通信实现的基本原理,对构建的基于物联网的舰船导航控制系统的抗干扰能力、静态和动态定位进行测试,测试结果表明系统具有良好的抗干扰能力,同时静态和动态定位精度都较高。     

基于ECDIS的分布式AIS数据接收平台的研究

融合了分布式AIS数据的ECDIS是航运安全管理的新型技术平台。论文论述了基于ECDIS的分布式AIS数据接收平台的原理架构与网络环境的选择,设计了系统网络环境下的通信模式,实现了分布式AIS数据的接收。     

舰船通信网络中的数据加密技术

数据加密技术是保证舰船通信网络安全的重要技术,当前数据加密技术存在易破译、数据加密速度慢,密钥的安全性差等问题。为了提高舰船通信网络数据的安全,设计了一种舰船通信网络的数据组合加密技术。首先分析舰船通信网络数据加密的工作原理,然后采用对称密钥迭代型分组密码算法和椭圆曲线加密算法对舰船通信网络数据进行组合加密,最后进行了舰船通信网络数据加密仿真测试。结果表明,本文技术可以提高舰船通信网络数据安全性,能够对舰船通信网络数据进行安全、完全整传输,克服了当前数据加密技术存在的局限性,可以满足舰船通信网络数据保护。     

舰船通信敏感数据动态可信度量方法

舰船通信网络中存在大量的敏感数据,这些数据传输过程的安全性具有重要意义。可信计算是一种提高通信网络安全性的重要手段,首先描述可信计算的基本内容,然后基于可信计算设计一种舰船通信系统的数据安全平台,最后针对舰船通信系统的敏感数据共享问题,探究数据域的密钥分发算法,对于提高舰船通信系统敏感数据的安全性有重要作用。     

基于危险理论的舰船通信网络安全风险评价

为了准确把握舰船通信网络安全风险的变化,设计了基于危险理论的舰船通信网络安全风险评价方法。首先引入危险理论将舰船通信网络入侵频率作为风险评价输入,舰船通信网络安全风险级别作为输出,建立舰船通信网络安全风险评价样本集合,然后采用Elman神经网络对舰船通信网络安全风险评价样本集合进行训练,建立舰船通信网络安全风险评价模型,最后采用舰船通信网络系统为例,分析舰船通信网络安全风险评价方法的可行性,结果表明,本文方法能够高精度把握舰船通信网络安全风险变化态势,不仅获得了令人满意的舰船通信网络安全风险评价结果,而且舰船通信网络安全风险评价效果要优于其他方法,具有十分显著的优势。     

舰船电力系统通信网络安全智能监测系统

现有的舰船电力系统通信网络安全监测系统所采用的安全监测逻辑,普遍为软件层的异常流量分析方案。在电力数据流量节点并行的异构状态下,此种监测方式存在很大的数据绕行漏洞,严重威胁舰船电力系统通信网络的安全。因此,提出并设计了舰船电力系统通信网络安全智能监测系统。在电力系统信号输出端设计异常流量监控硬件,为监控流量节点的异常行为分析计算提供平台支持;对通信层流量进行异常行为分析计算,锁定存在异常行为的节点位置;然后对异常节点进行针对性拦截提取计算,并搭建正常通信流量与服务器间的交互通道,实现舰船电力系统通信网络的安全智能监测。通过对比实验,对提出设计进行可行性验证。     

信息共享与服务系统的研究开发

近年来,随着IMO(International Mariti me Organization)对船舶配备AIS(Automatic Indentification System)设备强制性要求的实施,世界沿海国家AIS基站建设迅速发展,AIS的应用日益普及。利用AIS资源,建立广泛共享、实时服务的船舶助航信息服务新体系将有助于船舶的航行安全。研发AIS基站网络系统收发接口、AIS服务器及数据库、AIS信息WEBGIS(Web Geographic Information System)平台,实现以符合国际I HO-S57标准电子海图数据为基础,叠加实时的AIS信息,运行于互联网上的AIS信息WEBGIS平台。用户通过有线或无线的方式登陆互联网,在通用的网络浏览器上,可以方便、及时地浏览、查询和获取AIS及船舶助航信息。同时管理部门可用该平台通过AIS基站播发AIS安全信息及航标动态信息。     

舰船通信网络的路由安全研究

路由是保证舰船通信网络数据成功传输的重要路径,当前舰船通信网络路由受到多种类型行为攻击,舰船通信网络路由极不安全,为了保证舰船通信网络路由安全,提高舰船通信网络数据传输成功率,设计了基于攻击频率的舰船通信网络路由安全评估模型。首先研究当前舰船通信网络路由安全评估模型的工作思想,分析舰船通信网络路由安全评估误差大的原因,然后采集舰船通信网络路由攻击频率数据,利用最小二乘支持向量机根据舰船通信网络路由攻击频率数据得到舰船通信网络路由安全评估结果,最后在Matlab 2016仿真环境进行了舰船通信网络路由安全评估实验,本文模型的舰船通信网络路由安全评估误差小,克服了当前其它模型存在的局限性,而且舰船通信网络路由安全评估效果优于当前其它模型,可以有效保证舰船通信网络通信安全。     

能量受限约束下的舰船通信网络节点动态协同部署

通信网络的节点部署优劣直接关系到舰船通信能力,针对舰船通信网络资源利用能力低的问题,提出能量受限约束下舰船通信网络节点动态协同部署方法。分析能量受限的节点动态特性,得出能量约束条件下通信网络系统节点的闭环特性。计算舰船通信网络节点网格密度,利用K-均值聚类以及粒子群2种算法找寻出最优节点位置,实现舰船通信网络节点动态协同部署。实验结果表明,本文方法的通信传输能耗小,信息吞吐量高,网络生命周期长。     

基于IP的舰船通信交换平台研究

交换技术是通信网络系统的核心部分。通过对舰船通信网络系统的研究和分析,提出了一种基于IP交换的舰船通信交换平台,并介绍了该平台的构建结构。     

舰船通信网络的自适应路由算法设计

路由算法是保障舰船通信网络正常工作的关键技术,当前舰船通信网络路由算法没有全面考虑节点能量限制问题,使得舰船通信网络的路由并非最优,导致舰船通信网络数据传输错误率高,舰船通信网络生存周期过短,为了提高舰船通信网络的通信质量,加快舰船通信网络数据传输速度,设计了一种自适应的舰船通信网络路由算法。首先对国内外舰船通信网络路由算法进行研究,找到引起各种算法不足的限制因素,然后模拟生物细胞分裂过程对舰船通信网络进行分簇,每一个簇包含不同规模的舰船通信网络通信节点,并舰船通信网络路由能耗最小、舰船通信网络生存周期最长为优化目标,构建最优的舰船通信网络通信路由,最后在Matlab 2016平台进行了舰船通信网络路由算法的性能测试实验。本文算法提高了舰船通信网络通信的平均吞吐量,舰船通信网络数据传输时延小,提高了舰船通信网络通信效率,有助于提高舰船通信网络的生存周期,具有十分高的实际应用价值。     

基于机器人的舰船智能导航系统设计

随着AI控制技术的发展,智能机器人的应用领域在不断扩展,针对传统舰船导航系统航迹精度控制差的不足,设计一种基于机器人的舰船智能导航系统。智能导航系统的硬件部分由AMI1086芯片、FPGA电路控制模块、AIS信号收发模块、GPS导航模块和数据存储模块等部分构成,并给出基于机器人控制的舰船导航系统的主控程序,和用于航向纠偏的脉冲信号累计控制算法,以实现对舰船海上航行的精确控制。仿真结果表明,提出系统设计在航迹偏差方面要明显优于传统系统,有助于保证舰船的安全行驶。     

舰船交通管理系统信息融合系统中的云计算应用

互联网技术和计算机技术的迅速发展,使大数据和云计算平台逐渐成熟,并应用于多种工业控制和通信领域中。舰船交通管理系统(VTS)可以有效提高船舶航行效率,改善航运交通,但传统的VTS存在精度低、数据处理能力差等缺点。本文针对舰船交通管理系统的信息融合系统进行研究,并基于云计算技术和AIS技术开发了一种新型的VTS信息融合系统。仿真试验表明,基于云计算的VTS信息融合系统不仅雷达信号处理能力强,而且可以进行多任务并行工作,有效改善了VTS的效率。     

CAN总线导航系统的舰船通信方法研究

舰船导航系统需要与多种系统通信,信息较多,传统的舰船通信方法在通讯过程中,常出现信息发送失败现象。为解决这一问题,设计一种CAN总线导航系统的舰船通信方法。首先计算一次信息发送成功的周期,然后计算舰船通信信道利用率,最后通过信息初始化、信息监控、信息接收和信息转发4个方面制定了舰船通信协议,提高舰船通信的可靠性,以此完成了舰船通信方法的设计。实验对比结果表明,此次设计的CAN总线导航系统的舰船通信方法比传统方法信息发送失败的数量少,说明此次设计方法能够减少信息发送失败现象,提高舰船通信的可靠性。     

舰船通信中的噪声消除研究

在舰船通信中,短波通信是一种应用范围广、成本低的通信方式,短波通信受限于信号载体和硬件设备特性等因素,通信信号中存在较大的干扰噪声。为了提高舰船短波通信的信号精度,本文对舰船通信的噪声消除技术进行深入研究,分别从短波通信噪声抑制的整体方案、自适应滤波原理、噪声消除系统的硬件设计、软件程序设计等详细展开,有一定实际应用价值。