一种船舶识别定位系统及其识别定位方法（发明）

申请人：吴安新（）、方卫（）发明人：吴安新、方卫、李道涵、方同聪请发明人（设计人）在对下列申请文件（初稿）提出修改意见时，其修改部分务必采用 红 色 字体或其它醒目字体颜色，以方便专利代理人对修改部分和原稿加以区别。权利要求书 1、一种船舶识别、定位系统，包括多个AIS接收机（1），所述的AIS接收机（1）接收船舶发出的AIS信号，其特征在于：还包括AIS信息汇总服务器，所述的多个AIS接收机（1）分别通过互联网与AIS信息汇总服务器进行通讯，所述的AIS信息汇总服务器接收AIS接收机（1）传输的信号，并将信号处理后存入数据库。2、根据权利要求1所述的一种船舶识别、定位系统，其特征在于：所述的AIS信息汇总服务器将接收的信号处理后传输到电子海图信息显示系统（2）。3、根据权利要求1所述的一种船舶识别、定位系统，其特征在于：所述的AIS信息汇总服务器包括相互通讯的全局AIS信息汇总服务器（3）和地区AIS信息汇总服务器（4）。4、根据权利要求1所述的一种船舶识别、定位系统，其特征在于：所述的AIS接收机（1）包括解调模块（5）、接收模块（6）、AIS类型选择模块（7）、串口服务器芯片（8）和以太网接口（9），所述的解调模块（5）、接收模块（6）、AIS类型选择模块（7）、串口服务器芯片（8）和以太网接口（9）为顺序连接。5、根据权利要求4所述的一种船舶识别、定位系统，其特征在于：所述的接收模块（6）的接收芯片型号为CMX910。6、一种根据权利要求1所述的船舶识别、定位系统的识别定位方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：a）多个AIS接收机分别接收从各个船舶发出的各项船舶信息，通过互联网传输到地区AIS信息汇总服务器，地区AIS信息汇总服务器对信息进行解码、选择，过滤掉接收到的重复信息后，将过滤后的信息传输到全局AIS信息汇总服务器；b）全局AIS信息汇总服务器对从地区AIS信息汇总服务器接收的信息进行筛选、汇总后存入数据库，并将信息传输到电子海图信息显示系统；c）用户根据需要在电子海图信息显示系统对需了解的船舶信息进行查询。7、根据权利要求5所述的一种船舶识别、定位系统的识别定位方法，其特征在于：所述的步骤a）中，地区AIS信息汇总服务器将接收的信息解码后，查询地区船只数据池，判断船只信息是否在设定时间内出现过，将重复的信息过滤掉。8、根据权利要求7所述的一种船舶识别、定位系统的识别定位方法，其特征在于：所述的设定时间为5分钟。9、根据权利要求5所述的一种船舶识别、定位系统的识别定位方法，其特征在于：所述的步骤b）中，全局AIS信息汇总服务器将从地区AIS信息汇总服务器接收的信息与系统数据库中的船只信息作比较，判断接收的船只信息是否在规定的时间设定值内未存入数据库，判断后存储新的信息并过滤掉重复的船只信息。10、根据权利要求9所述的一种船舶识别、定位系统的识别定位方法，其特征在于：所述的时间设定值为30分钟。说明书一种船舶识别、定位系统及其识别定位方法技术领域本发明涉及船舶识别、定位技术领域，特别涉及一种船舶识别、定位系统及其识别定位方法。背景技术 船舶自动识别系统（AIS）由岸基（基站）设施和船载设备共同组成，是一种新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。船舶自动识别系统（AIS）由舰船飞机之敌我识别器发展而成，配合全球定位系统（GPS）将船位、船速、改变航向率及航向等船舶动态结合船名、呼号、吃水及危险货物等船舶静态资料由甚高频（VHF）频道向附近水域船舶及岸台广播，使邻近（有效距离约为74千米）船舶及岸台能及时掌握附近海面所有船舶之动静态资讯，得以立刻互相通话协调，采取必要避让行动，对船舶安全有很大帮助。但是，该系统实现船只定位，需借助卫星才能实现将信息发送到全球任意监控地点，这就需要强制所有船只为发送GPS定位信息安装GPS通讯设备，导致成本高昂、发明内容 本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种可同时接收多个近距离AIS消息，可应对全流域大量AIS消息处理且成本较低的船舶识别、定位系统及其识别定位方法。 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种船舶识别、定位系统，包括多个AIS接收机，所述的AIS接收机接收船舶发出的AIS信号，还包括AIS信息汇总服务器，所述的多个AIS接收机分别通过互联网与AIS信息汇总服务器进行通讯，所述的AIS信息汇总服务器接收AIS接收机传输的信号，并将信号处理后存入数据库。所述的AIS信息汇总服务器将接收的信号处理后传输到电子海图信息显示系统。所述的AIS信息汇总服务器包括相互通讯的全局AIS信息汇总服务器和地区AIS信息汇总服务器。所述的AIS接收机包括解调模块、接收模块、AIS类型选择模块、串口服务器芯片和以太网接口，所述的解调模块、接收模块、AIS类型选择模块、串口服务器芯片和以太网接口为顺序连接。所述的接收模块的接收芯片型号为CMX910。一种船舶识别、定位系统的识别定位方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：a）多个AIS接收机分别接收从各个船舶发出的各项船舶信息，通过互联网传输到地区AIS信息汇总服务器，地区AIS信息汇总服务器对信息进行解码、选择，过滤掉接收到的重复信息后，将过滤后的信息传输到全局AIS信息汇总服务器；b）全局AIS信息汇总服务器对从地区AIS信息汇总服务器接收的信息进行筛选、汇总后存入数据库，并将信息传输到电子海图信息显示系统；c）用户根据需要在电子海图信息显示系统对需了解的船舶信息进行查询。所述的步骤a）中，地区AIS信息汇总服务器将接收的信息解码后，查询地区船只数据池，判断船只信息是否在设定时间内出现过，将重复的信息过滤掉。所述的设定时间为5分钟。所述的步骤b）中，全局AIS信息汇总服务器将从地区AIS信息汇总服务器接收的信息与系统数据库中的船只信息作比较，判断接收的船只信息是否在规定的时间设定值内未存入数据库，判断后存储新的信息并过滤掉重复的船只信息。所述的时间设定值为30分钟。本发明采用上述结构和方法，具有以下优点：1、以互联网代替以往的GPS系统实现通讯，不必安装GPS设备，大大降低了成本，互联网的普及也大大提高了使用的方便；2、能够同时接收多个近距离AIS消息的方法，实现了全流域覆盖，没有盲区。可应对全流域大量AIS消息的处理，以及历史数据的采样追踪；3、采用二级汇总技术，对大量AIS数据进行分析、压缩，提高了对AIS信息的处理能力。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；图1为本发明的逻辑结构框图；图2为本发明中AIS接收机的结构框图；图3为本发明中系统识别定位船舶信号的软件流程图；图4为本发明中地区AIS信息汇总服务器过滤信息的软件流程图；图5为本发明中全局AIS信息汇总服务器过滤信息的软件流程图；在图1图2中，1、AIS接收机；2、电子海图信息显示系统；3、全局AIS信息汇总服务器；4、地区AIS信息汇总服务器；5、解调模块；6、接收模块；7、AIS类型选择模块；8、串口服务器芯片；9、以太网接口。具体实施方式如图1图2所示一种船舶识别、定位系统，包括多个AIS接收机1，为了对内河全流域以及漫长海岸线的船只进行定位，需要在内河沿岸和海岸间隔60千米左右（根据地形和电磁环境因素）布置多个AIS接收机1。AIS接收机1接收船舶发出的AIS信号，该系统还包括AIS信息汇总服务器，多个AIS接收机1分别通过互联网与AIS信息汇总服务器进行通讯，AIS信息汇总服务器接收AIS接收机1传输的信号，并将信号处理后存入数据库。AIS信息汇总服务器将接收的信号处理后传输到电子海图信息显示系统2。AIS信息汇总服务器包括相互通讯的全局AIS信息汇总服务器3和地区AIS信息汇总服务器4。AIS接收机1包括解调模块5、接收模块6、AIS类型选择模块7、串口服务器芯片8和以太网接口9，解调模块5、接收模块6、AIS类型选择模块7、串口服务器芯片8和以太网接口9为顺序连接。接收模块6的接收芯片型号为CMX910。AIS消息数据库、电子海图信息显示系统2以及Web服务器组成信息发布系统。用户无需安装额外软件，只需在任意一台电脑上，使用浏览器，输入网址即可连接到信息发布系统。信息发布系统接收用户Web服务请求，查询AIS消息数据库和电子海图信息显示系统2的数据库，提供船只查找，区域船只监控，船只历史位置跟踪，船只吃水分析，船只载货情况分析等服务。按规定船只在航行中每2到10秒发送一次AIS消息，在停泊中，每3分钟发送一次AIS消息。所以，整个系统处理的信息量是非常大的，如果有5万艘船舶安装AIS设备，则系统将会每秒监听到10000条AIS消息，一天将会接收8亿条AIS消息。没有任何现有独立的数据库可以单独存储或处理如此大量的数据。由于同一艘船发送的AIS消息有可能被一个或者多个AIS接收机接收，并发送到AIS消息汇总服务器。则有可能在AIS消息汇总服务器出现重复的信息。本系统能够很好地过滤掉重复的信息。AIS接收机用于监听船舶的AIS消息广播。接收机可放置于任何有电源供应的地点以及船上。如果安置环境有可以直接通过有线（ADSL、专线或者局域网）接入因特网，则将AIS接收机与因特网有线连接。否则，AIS接收机可以通过移动3G通信网络与因特网连接。每一台AIS接收机均配置了串口服务器模块，可设置AIS消息目的消息汇总服务器的IP地址。当AIS接收机接收到AIS消息后，将消息直接通过因特网发送给AIS消息汇总服务器。AIS接收机拥有利用FPGA（现场可编程门阵列，型号为IGLOO M1 IGLOO/e）设计的消息过滤模块。众所周知，AIS消息中共有26中消息类型。其中，类型4，6，7，10，11，12，13，14，15，16，17，20，21，22，23，25，26 不包含位置和船只状态信息。消息过滤模块读取每条消息的消息类型字段，即0-5 比特，如果消息为以上类型，则自动丢弃。一种船舶识别、定位系统的识别定位方法，该方法包括以下步骤：a）多个AIS接收机分别接收从各个船舶发出的各项船舶信息，通过互联网传输到地区AIS信息汇总服务器，地区AIS信息汇总服务器对信息进行解码、选择，过滤掉接收到的重复信息后，将过滤后的信息传输到全局AIS信息汇总服务器；b）全局AIS信息汇总服务器对从地区AIS信息汇总服务器接收的信息进行筛选、汇总后存入数据库，并将信息传输到电子海图信息显示系统；c）用户根据需要在电子海图信息显示系统对需了解的船舶信息进行查询。图3所示为本发明中系统识别定位船舶信号的软件流程图，流程大致包括以下几个步骤：在步骤100，流程开始；在步骤101，AIS接收机采集船舶信息并传输到地区AIS信息汇总服务器，流程进入步骤102；在步骤102，地区AIS信息汇总服务器对信息进行第一级过滤，去除重复信息，流程进入步骤103；在步骤103，全局AIS信息汇总服务器对信息进行第二级过滤，流程进入步骤104；在步骤104，全局AIS信息汇总服务器将处理后的信息传输到电子海图信息显示系统，流程进入步骤105；在步骤105，用户查询。船舶识别、定位系统的识别定位方法的步骤a）中，地区AIS信息汇总服务器将接收的信息解码后，查询地区船只数据池，判断船只信息是否在设定时间内出现过，将重复的信息过滤掉。该设定时间为5分钟。地区AIS信息汇总服务器由地区级数据汇总程序，清理程序和地区级汇总数据库组成。将AIS接收机根据地理位置划分为地区块，同一地区块的AIS接收机都将消息通过IP地址发送给对应的地区AIS信息汇总服务器。由于重复消息主要由同一地区块的AIS接收机产生。地区级汇总服务器利用如下算法去除重复消息：每个汇总程序根据MMSI建立一个内存中的散列表，即地区船只数据池，以消息的海上移动通信业务标识（MMSI）字段作为主键。当有新的AIS消息输过来，查询表中对应船舶的消息。当表中没有这个船舶的消息时，插入新的消息；当表中已存在这个船舶的消息时，读取表中消息的时间字段，如果已有消息的时间戳和新消息的时间戳只差小于设定的时间（可为5分钟），丢弃新的消息，否则用新的消息替换原有数据值，并将数据发送到全局AIS报文收集程序。该设计可以避免大量重复信息进入核心服务器，造成系统无法快速响应请求。上述程序为第一级过滤。图4所示为本发明中地区AIS信息汇总服务器过滤信息的软件流程图，流程大致包括以下几个步骤：在步骤200，流程开始；在步骤201，等待接收AIS报文，流程进入步骤202；在步骤202，接收AIS报文，流程进入步骤203；在步骤203，对AIS报文解码，流程进入步骤204；在步骤204，提取AIS信息，流程进入步骤205；在步骤205，查询地区船只数据池，流程进入步骤206；在步骤206，判断相同船只信息是否5分钟内出现过，若判断结果为是，流程返回步骤201，若判断结果为否，流程进入步骤207；在步骤207，将信息发送给船只信息收集程序，流程返回步骤201。 步骤b）中，全局AIS信息汇总服务器将从地区AIS信息汇总服务器接收的信息与系统数据库中的船只信息作比较，判断接收的船只信息是否在规定的时间设定值内未存入数据库，判断后存储新的信息并过滤掉重复的船只信息。该时间设定值为30分钟。全局汇总程序同样建立一个内存中的散列表，即全局船只数据池，以MMSI为主键。当有地区AIS报文接收程序发送过来信息。查询表中对应船舶的消息。当表中没有这个船舶的消息时，插入新的消息并存入数据库；当表中已存在这个船舶的消息时，读取表中消息的时间字段，如果已有消息的时间戳和新消息的时间戳只差小于时间设定值（为30分钟），丢弃新的消息，否则用新的消息替换原有数据值，并添加数据库条目。数据库将每天由定时程序将存在天数达于阈值的（默认为30天的）数据条目清除。为了便于采用船舶名称进行查询，特别增加船舶索引。上述程序为第二级过滤。图5为本发明中全局AIS信息汇总服务器过滤信息的软件流程图，流程大致包括以下几个步骤：在步骤300，流程开始；在步骤301，读取数据库中船只信息进行初始化，流程进入步骤302；在步骤302，等待接收信息，流程进入步骤303；在步骤303，将船只信息填入内存中的全局船只数据池中，流程进入步骤304；在步骤304，判断数据池中是否有此船只信息，若判断结果为是，流程进入步骤306，若判断结果为否，流程进入步骤305,；在步骤305，将船只信息存入数据库，流程返回步骤302；在步骤306，判断此船只信息是否已有30分钟未存入数据库，若判断结果为是，流程返回步骤305，若判断结果为否，流程返回步骤302。用户可通过缩放和移动浏览器中的电子地图客户端，查询电子海图的信息。请求通过Web服务发送到信息发布系统Web服务器。Web服务器请求电子海图服务器，将电子海图传输到客户端。用户可根据位置查询船舶：1、用户在在线海图上选中查询范围，并将请求通过Web服务发送到信息发布系统。2、信息发布系统查询电子海图服务器，得到空间范围。3、以空间范围为关键字查询对应地区船只数据池中最新的信息。4、将船舶信息加载在电子海图，返回到用户浏览器中的客户端。用户可根据船舶的MMSI或名称查询位置：1、用户在浏览器中输入船舶的MMSI或名称查询船舶的位置，并将请求通过Web服务发送到信息发布系统。2、信息发布系统并行查询全局船只数据池。在返回的消息中提取位置信息。3、使用位置信息查询电子海图服务器，并确定电子海图的范围。4、使用电子海图的范围重新在对应地区船只数据池查询船只，得到对应海图中所有船舶的信息。5、将船舶信息加装在海图上，传