虚拟船舶自动识别系统仿真实验系统研究
时间：2020-12-15 04:01:56 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要 针对船舶自动识别系统（AIS）设备的功能特点，利用虚拟仪器技术设计并开发虚拟AIS仿真实验系统，该系统包含登录模块和功能模块，在功能模块中包括时间计算、暗码解算、人员落水标记、报文记录复视、目标标记等多个子模块，系统界面接近实物，操作界面简洁明了，能够实现AIS的模拟仿真运行，学员通过应用该系统，可加深对AIS设备的理解。
关键词 船舶自动识别系统；LabVIEW；虚拟AIS仿真实验系统
中图分类号：TP391.9 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2017）08-0009-03
Abstract According to the features of the AIS equipment， the Virtual
AIS Simulation Experiment System was developed through virtual instrument technology. The AIS system included login module and
the function module， and the function module included time calcu-lation module， code calculation module， overboard marking module， message recording repeater module， target labeling module， and so
on. The system interface was close to the real equipment， and it is simple and clear， and the simulation of AIS could realized on the computer. The students could deepen the understanding of AIS equip-
ment through the application of the system.
Key words automatic identification system； LabVIEW； virtual AIS simulation experiment system
1 前言
實验在航海信息系统课程教学中占有十分重要的地位，通过实验，可以加深学员对航海仪器理论知识的理解，增强学习兴趣，提高理论联系实际的能力。但是近年来随着学员数量不断增加，现有的实验室设备和规模都难以满足需要[1]。因此，实验室常常只能做一些最简单的验证性实验，学员很少有机会去反复熟悉专业设备的使用，这对调动学生的学习积极性、培养创新精神、加强实践动手能力都十分不利。
船舶自动识别系统（Automatic Identification System，
简称AIS）是继ARPA、ECDIS系统之后，在航海信息技术领域中的又一大助航系统，在保障航行安全、提高航行效率等各个方面发挥着十分重要的作用[2]。本文依靠LabVIEW平台强大的数据处理能力[3]，编程实现AIS的软件仿真系统，整个系统按照模块化的设计思路进行编写，以单个功能为目标编写功能模块，以数据流向为线索连接函数，最终整合形成功能完整的系统整体。
2 虚拟AIS仿真实验系统设计
在虚拟AIS仿真实验系统的编程过程中，引入模块化的设计思想，即按照功能去设计模块，最终形成以各种结构方框为分界的功能模块，将各个模块组合成完整的程序系统。系统结构如图1所示。
在具体设计时，每一模块都以LabVIEW结构（包括while
结构、条件结构、事件结构、循环结构等）为框架，依靠结构对数据流向的控制能力，确保数据按照指定顺序循环，实现数据处理。
登录模块设计 其设置目的是为明码的解码单独开辟空间，因为用明码传递的消息一般为系统工作状态等，不会在主屏幕上显示辅助信息。因此，设置登录模块，使其在登录时完成显示，同时也模拟了实际使用时的开机过程。基于这些功能，登录模块的设计必须包含明码解码模块，实现对明码电文的自动接收和解码；进度显示模块，模拟开机进度；启动模块，实现自动启动主界面的功能。
功能模块设计 功能模块是整个系统的核心部分，必须具备与系统功能相对应的功能模块。首先，界面设计从模拟仿真的原则出发，系统界面尽可能接近实际装备。其次是功能按键，功能在实现的基础上尽量做全。本系统中规划了海图缩放功能、航线显示功能、人员落水告警功能、短消息发送功能、亮度调节功能等其他功能，也应该设计相应的功能模块。
3 功能模块的功能实现
功能模块包含了系统的主要功能，并按模块进行实现，由关联度不高的多个子模块组成，可划分为时间计算模块、暗码解算模块、人员落水标记模块、短消息发送及复示模块、目标标记模块以及其他模块。
时间计算模块 功能为获取本地时间及计算UTC时间，主要运用本地时间获取函数、格式化日期时间函数、while结构、条件结构以及相应的字符串处理与转化函数。主要实现方法为从本地获取时间后，通过格式化时间函数规定时间字符串格式，输出字符串认为是本地时间，然后对本地时间进行计算（东八区），判断时值是否超过8，如是则进行减8操作后用返回值替换原值，如不是则对日期进行减一后对时值进行加十六操作后替换原值输出，进而得到UTC时间。
暗码解算模块 该模块为本仿真系统的重要组成部分之一，负责解算暗码电文，提供目标的各种动态信息与静态信息。本系统中主要对消息编号为1、3、5的三种电文进行解算，其中1、3号电文中分别携带定时船位报告与询问船位报告，而5号电文中携带静态和航行相关数据报告，分别对应AIS系统中的动态信息与静态信息。
