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内河AIS船台设备的开发与应用研究

马枫  
【摘要】: 作为雷达等导航设备的重要补充,VHF数字通讯系统AIS(Automatic Identify System)可以在30Km的范围内,准确向周围船只报告本船的船名、船长、船宽、吃水、航向状态等重要的航行信息,从而为安全航行提供重要的参考。该设备在海上已被广泛应用,技术也相对成熟。随着海事监管需求的日益迫切,AIS在长江等主要内河航道将被逐步推广,AIS所反映的上述具体信息,一直以来都是海事部门的监管重点,这方面的需求也日益旺盛。相对于常见的数字无线通讯系统,AIS工作频点特殊,无线频率稳定性,上升时间等参数指标都要求较高,使得这部分产品长期为进口厂家把持。直至近年,才有少数几家国产厂商逐渐兴起。 本研究以研发一套完全自主的AIS船台设备为首要目标。目前这个设备已经研发成功,运行于四十三艘商用船舶上,为海事安全监管服务。 第1章介绍了国内外的AIS研究与应用现状。 第2章,从AIS基带信号出发,研究了AIS设备底层GMSK与DSC信号调制解调机制的实现过程。介绍了专用芯片CMX7042的AIS应用方法,并以此为基础探讨并实现了基于RISC处理器的快速软件调制解调方法,在信号调制中取得了初步进展。 第3章则介绍了如何以GPS为基准,精确获得世界标准时间,并使整个系统的脉冲时间与世界时的秒对齐,误差小于AIS国际标准需求。分析了AIS设备的中断控制需求,介绍了整个系统的中断运作模式。 第4章以上海吴淞口AIS信号现状为主要研究对象,分析并初步统计了目前内河AIS中各类船台的数量,具体计量了AIS推广中存在的问题,包括相当数量的船台时隙对齐不准、发射功率稳定时间过长等等,及AIS信道规划本身的不足。 第5章则介绍了AIS在航标领域的应用及在内河助航方面的广阔前景与技术方案。针对AIS功耗上的不足,提出了AIS与ZigBEE结合于航标应用的想法,在引入内河航标进入AIS体系的同时,开辟一套与AIS并存的ZigBEE频谱,用于满足航标遥测遥控,船只告知的功能,同时为以后ZigBEE的船舶应用提供尝试。 系统开发出来以后,在相关企业和有关海事部门的配合下,成功开发出了相应的试运行产品,并已经安装于大量的各类船舶中。目前,设备运行状态良好,性能稳定,精度高,在船舶运营和航行安全中上发挥了积极作用。


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