AIS信息传输分析.ppt

AIS系统和应用程序、第4章AIS信息传输、船舶信息网络提供、4.1AIS信息包格式、(1)排序序列、排序序列称为位同步代码(或位同步代码)，负责对收发器两个时钟进行排序，并对代码位进行排序，以提供每个代码元素的决定点。排序顺序是由0，1交替构成的信号，使用0作为排序顺序的结束代码，编码为NRZI(无反向0)。(2)开始和结束标志，开始标志也称为帧同步代码，它指示信息的开始位置。要在接收端正确区分代码单词、代码句子或代码帧，必须在信息传输中设置帧同步。AIS帧同步代码是8大特长，是启动信息的时间标准，由标准HDLC标志0111110组成。帧同步通常基于内部同步实现。结束标志表示信息传输结束，与开始标志相同，由标准HDLC标志组成。(3)数据，信息数据是真正需要的传输中的信息内容。分为信息标志和信息内容两部分。信息标志用于指示信息类型、信息数量、优先级和路径。信息内容是通信当事人要求的资料，以船舶自动识别系统为例，主要是指航行信息。(4)由于脉冲噪声、白噪声、衰落等的影响，每次在通信网络上传输数据时都会发生特定类型的错误的帧验证序列。错误检测技术是判断传输的数据是否有错误的数据通信网络的重要组成部分。在AIS中用于数据传输的错误检测技术是循环冗馀验证。循环冗余校验循环冗馀校验(CRC)代码是网络通信中最常用的错误检测代码，是一种低得多的泄漏率和易于实现的错误检测代码。循环冗余校验CRC、(5)缓冲区共24大特长，包括4位填充、12位距离延迟、2位转发器延迟和6位同步抖动。l位填充：如果输出流具有5个以上连续1，则位填充插入0。l距离延迟：为不同距离的电视台发送的子帧提供保护时间。l转发器延迟：为双转发器提供转换时间。l 4.2 AIS信息内容，包括同步抖动、MMSI代码、船名(呼号)、船长和宽度、船类别、带有AIS位置传感器天线的船位置：动态信息包括准确完整的船位置、UTC时间、地面路径、地面速度、船头方向、航行状态和旋转速度。与航海相关的信息包括船舶草案、危险品、目的地、计划航行路线等。与安全相关的短消息包括重要的航海警告或重要的天气警告。4.3AIS的同步和保护时间；AIS帧是AIS系统的基本时间帧单位，由多个时间插槽组成。在时间槽内传输的信号称为子帧。为了防止相邻时隙的子帧重叠，存在保护时间。子框架的内容包括标头和消息(信息)。4.3.1传播延迟和保护时间，AIS通信中信息传播存在延迟。即使两倍的时钟完全同步，由于传播延迟，当信号到达另一倍或海岸接收器时，相邻时隙的接收信号可能会随着延迟而重叠。为了避免这种重叠干涉，通常在一个时隙的结束(或开始)设置固定的保护时间，以便在保护时间内不发送信息。这种保护时间对于船队之间或船队与海岸之间的正常信息传输是不可缺少的。在AIS通信系统中，缓冲区内保护时间不仅要考虑传输定时错误(同步抖动)、转发器错误、GPS接收器之间的随机视差 t等，还要考虑移动用户传播距离引起的延迟。如果移动用户工作距离为r，光通量速度为c，则传播延迟时间=r/c 。(4.1)距离延迟保护时间Tr满足Tr .(4.2)，4.4.1提供用于保护的最大传播距离，AIS系统的缓冲区是总共24大特长，包括12位距离延迟，为不同距离的无线电传输子帧提供保护时间。如果AIS信息传输速率为9600bit/s，则shipborne AIS系统保护时间Tr为：tr=12/9600=1.25(毫秒).(4.3)基准(3.4)最大允许传播延迟max.(4.5)根据ITU-RM.1371建议附录2，如果有特定的环境要求，将在排序序列中使用32位(通常为24位)，从而减少距离延迟(8位)，从而减少保护时间。Tr=(12-8)/9600=0.416(毫秒).(4.6)，此例中的最大传播距离为RmaxRmax=67.5 (n mile).(4.7)在rmax范围内，每个AIS站不会因航行信息传播延迟而干扰接收信息的交织，rmax会人工控制bank天线的高度限制和必要时AIS设备的发射功率，以确保AIS实际传播距离小于Rmax。4.4.2天线高度限制，通常VHF波段传播的主要服务范围由视距确定(n mile).(4.8)由于无线电波的衍射，在视距以外的一定范围内可以获得更好的通信效果。此范围的大小与发射功率、接收器灵敏度、天线增益(尤其是天线高度)相关。标准AIS船只通常使用鞭天线，天线高度的典型值为10米。因此，乘船之间的实际可实现的最大传输距离通常比(4.5)式Rmax小得多，因此，不会因传播延迟而产生接收重叠干扰。AIS消息类型，VDM:有关这艘船收到的其他船只的信息！AIVDM，1，1，B，177lfd003WfSa4F8？44？Wv0P00，0*05，AIS消息类别，命名代码：以“$”符号开头，可以直接读取静态代码消息内容。$ gpzda，014910.14，15，11，2004，* 6c密码：“！”符号开始，消息内容必须通过文字转换和格式定义阅读。AIVDM、1，1、A、1696w5？P008dnitFAg=OFl06k，0*39，密码数据类型！XXYYY，a，b，c，n，Data，v * hh， xyyy :标识符，AIVDM是他的船广播信息，AIVDO是本船广播信息；A:信息的长度可能很长。需要说几句话。此处显示了发送此消息所需的消息栏数(1-9)。B:此消息的序列数(1-9)，此字段不能为空。C:连续消息识别(0-9)，对每个新的多语句消息按顺序编号，加1，数到9，返回0，对需要多个语句的消息，消息中的每个句子包含包含相同序列的消息号，用于识别包含同一消息各部分的语句。这可能会导致包含相同消息的每个语句和其他语句相互穿插。如果消息可以使用语句，则此字段为空。 n: ais中的通道标记为“a”或“b”。此通道标记与数据包被接受时AIS的操作状态有关。如果不提供通道识别，则此数据区域为空。使用AIS的ACA语句之一“查询”，可以获得通道“a”或“b”的VHF通道号。密码数据类型！XXYYY、a、b、c、n、Data、V*HH、Data:程序包的最大字符串长度限制是语句的总字符数不超过82。此字段支持传递给多个语句的消息的最多62个有效字符。对于发送到单个语句的消息，有效字符数最多为63个。V:包装位数，二进制位数必须是6的倍数。否则，添加1-5个填充位。此参数指示添加到最后6位编码字符的位数。如果未添加填充位，则此值为0，且此字段不能为空。HH:检验字段。AIS数据通过获取8位CRC、8位CRC检查代码的高4位并转换为十六进制、形成AIS数据检查代码的第一位、获取8位CRC检查代码的低4位并转换为十六进制来构成AIS数据的检查代码的第二位。从AIS接收设备接收AIS消息后，根据8位CRC重新验证数据部分，如果消息数据在传输过程中没有发生错误，则生成的验证值与消息中包含的验证值相同。如果不同，则表示传输数据时出