AIS時隙沖突影響因素研究與驗證.pdf

1、船舶自動識別系統(tǒng)(Automatic Identification System)簡稱AIS系統(tǒng)，是一種新型的數(shù)字助航系統(tǒng)，主要采用自組織時分多址SOTDMA方式實現(xiàn)信道接入和設(shè)備間相互通信等功能。該系統(tǒng)將船舶經(jīng)緯度、船名等動靜態(tài)信息封裝成特定的電文，在VHF甚高頻頻道向附近水域的船舶以及岸臺基站廣播，用以實現(xiàn)船舶的相互識別，保障航行安全。AIS系統(tǒng)的性能受到鏈路負(fù)載等因素的直接影響。隨著鏈路負(fù)載的增大，時隙復(fù)用比率增大，時隙沖突率也會

2、隨之增大。當(dāng)時隙沖突率增大到一定程度時，系統(tǒng)的通信可靠性將受到影響。AIS系統(tǒng)是船舶安全航行的保障系統(tǒng)，系統(tǒng)的有效性很重要，本論文基于這一考慮開展了深入地研究:
　　 (1)對AIS信道接入算法進(jìn)行了研究，主要包括自組織時分多址SOTDMA、隨機接入時分多址RATDMA和增量時分多址ITDMA。本研究利用μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)內(nèi)核搭建軟件框架，在Keil4環(huán)境下，采用C語言在實際的ARM硬件平臺上對這些算法進(jìn)行了實現(xiàn)。
　

3、　 (2)深入研究了時分多址接入的時隙復(fù)用產(chǎn)生的原因、分類和影響因素，時隙沖突產(chǎn)生的原因等內(nèi)容，然后基于AIS接收站覆蓋區(qū)的臺站數(shù)量、報告率、鏈路負(fù)載等因素進(jìn)行仿真，獲取相應(yīng)的時隙復(fù)用比例。依據(jù)鏈路負(fù)載、時隙復(fù)用比例等因素，對AIS接收站覆蓋區(qū)分區(qū)域分別分析相應(yīng)的時隙沖突率，仿真給出時隙沖突率隨其影響因素的變化規(guī)律。仿真研究采用VC++6.0環(huán)境下的C語言、以及Matlab軟件編程實現(xiàn)。
　　 (3)對大連沿海某AIS基站的電

4、文收發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理:統(tǒng)計基站作用域內(nèi)的臺站數(shù)量和各類電文的廣播次數(shù)等信息，對基站作用域分區(qū)域估測對應(yīng)的時隙沖突率。將實際數(shù)據(jù)分析結(jié)論和理論仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析，給出時隙沖突的影響因素，為提高系統(tǒng)的可用性提供參考依據(jù)。這一部分在Qt環(huán)境下編程實現(xiàn)。
　　 本研究是在國家科技支撐計劃項目“高可用新體制AIS船舶自主導(dǎo)航系統(tǒng)”課題2“AIS/GNSS船載導(dǎo)航設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)研制(2012BAH36B02)”的支持下開展的，是該課題