AIS信息傳輸PPT課件

.1，AIS系統(tǒng)和應(yīng)用程序，第4章AIS信息傳輸，2，船舶信息網(wǎng)絡(luò)提供的船舶信息，3，4.1 ais信息包格式，4，(1)排序序列、排序序列稱為位同步代碼(或位同步代碼)，對(duì)收發(fā)雙方時(shí)鐘進(jìn)行排序，對(duì)代碼位進(jìn)行排序，以提供每個(gè)代碼元素的決定點(diǎn)。排序順序是由0、1班次的數(shù)字組成的信號(hào)，該數(shù)字編碼為NRZI(無(wú)反向0)，并使用0作為排序順序的結(jié)束代碼。5，(2)開(kāi)始和結(jié)束標(biāo)志，開(kāi)始標(biāo)志也稱為幀同步代碼，它指示信息的開(kāi)始位置。要在接收端正確區(qū)分代碼單詞、代碼句子或代碼幀，必須在信息傳輸中設(shè)置幀同步。AIS幀同步代碼是8大特長(zhǎng)，是啟動(dòng)信息的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，由標(biāo)準(zhǔn)HDLC標(biāo)志0111110組成。幀同步通?；趦?nèi)部同步實(shí)現(xiàn)。結(jié)束標(biāo)志表示信息傳輸結(jié)束，與開(kāi)始標(biāo)志相同，由標(biāo)準(zhǔn)HDLC標(biāo)志組成。6，(3)數(shù)據(jù)，信息數(shù)據(jù)是真正需要的傳輸中的信息內(nèi)容。分為信息標(biāo)志和信息內(nèi)容兩部分。信息標(biāo)志用于指示信息類型、信息數(shù)量、優(yōu)先級(jí)和路徑。信息內(nèi)容是通信當(dāng)事人要求的資料，以船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)為例，主要是指航行信息。7，(4)由于脈沖噪聲、白噪聲、衰落等原因，每次通信網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)都會(huì)發(fā)生特定類型的錯(cuò)誤的幀驗(yàn)證序列。錯(cuò)誤檢測(cè)技術(shù)是判斷傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是否有錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。在AIS中用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e(cuò)誤檢測(cè)技術(shù)是循環(huán)冗馀驗(yàn)證。循環(huán)冗余校驗(yàn)循環(huán)冗馀校驗(yàn)(CRC)代碼是網(wǎng)絡(luò)通信中最常用的錯(cuò)誤檢測(cè)代碼，是一種低得多的泄漏率和易于實(shí)現(xiàn)的錯(cuò)誤檢測(cè)代碼。8，循環(huán)冗馀檢查CRC，9，(5)緩沖區(qū)是共24大特長(zhǎng)，包括4位填充、12位距離延遲、2位轉(zhuǎn)發(fā)器延遲和6位同步抖動(dòng)。l位填充：如果輸出流具有5個(gè)以上連續(xù)1，則位填充插入0。l距離延遲：為不同距離的電視臺(tái)發(fā)送的子幀提供保護(hù)時(shí)間。l轉(zhuǎn)發(fā)器延遲：為雙轉(zhuǎn)發(fā)器提供轉(zhuǎn)換時(shí)間。l同步抖動(dòng)，10，4.2AIS信息內(nèi)容(MMSI代碼、呼號(hào)、船長(zhǎng)和寬度、船舶類別、AIS位置傳感器的天線位置等):動(dòng)態(tài)信息包括準(zhǔn)確完整的船舶位置、UTC時(shí)間、地面路徑、地面速度、船頭方向、航行狀態(tài)和旋轉(zhuǎn)速度。與航海相關(guān)的信息包括船舶草案、危險(xiǎn)品、目的地、計(jì)劃航行路線等。與安全相關(guān)的短消息包括重要的航海警告或重要的天氣警告。11、4.3 AIS的同步和保護(hù)時(shí)間；AIS幀是AIS系統(tǒng)的基本時(shí)間幀單位，包含多個(gè)時(shí)隙。在時(shí)間槽內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)稱為子幀。為了防止相鄰時(shí)隙的子幀重疊，存在保護(hù)時(shí)間。子框架的內(nèi)容包括標(biāo)頭和消息(信息)。12，4.3.1傳播延遲和保護(hù)時(shí)間在AIS通信中傳播信息時(shí)存在延遲。即使兩倍的時(shí)鐘完全同步，由于傳播延遲，當(dāng)信號(hào)到達(dá)另一倍或海岸接收器時(shí)，相鄰時(shí)隙的接收信號(hào)可能會(huì)隨著延遲而重疊。為了避免這種重疊干涉，通常在一個(gè)時(shí)隙的結(jié)束(或開(kāi)始)設(shè)置固定的保護(hù)時(shí)間，以便在保護(hù)時(shí)間內(nèi)不發(fā)送信息。這種保護(hù)時(shí)間對(duì)于船隊(duì)之間或船隊(duì)與海岸之間的正常信息傳輸是不可缺少的。13、14，在AIS通信系統(tǒng)中，緩沖區(qū)內(nèi)保護(hù)時(shí)間必須考慮傳輸定時(shí)錯(cuò)誤(同步抖動(dòng))、轉(zhuǎn)發(fā)器錯(cuò)誤、GPS接收器之間的隨機(jī)視差 t等，以及移動(dòng)用戶傳播距離引起的延遲。如果移動(dòng)用戶工作距離為r，光通量速度為c，則傳播延遲時(shí)間=r/c。(4.1)距離延遲保護(hù)時(shí)間tr滿足Tr.(4.2)，15，4.4.1提供用于保護(hù)的最大傳播距離，在AIS系統(tǒng)中，包含12位距離延遲的緩沖區(qū)共24個(gè)特長(zhǎng)，為不同距離的無(wú)線電發(fā)射提供子幀保護(hù)時(shí)間。如果AIS信息傳輸速率為9600bit/s，則shipborne AIS系統(tǒng)保護(hù)時(shí)間Tr為：tr=12/9600=1.25(毫秒).(4.3)標(biāo)準(zhǔn)(3.4)最大允許傳播延遲max tr=1.25(ms)(4.4)，16，表達(dá)式(3.3)中的最大工作距離rmaxax=c max=202.48 (nm).(4.5)根據(jù)ITU-RM.1371建議附錄2，如果有特定的環(huán)境要求，將在排序序列中使用32位(通常為24位)，從而減少距離延遲(8位)，從而減少保護(hù)時(shí)間。Tr=(12-8)/9600=0.416(毫秒).(4.6)，17，本例中的最大傳播距離Rmaxax=67.5 (n mile).(4.7)在rmax范圍內(nèi)，每個(gè)AIS站不會(huì)因航行信息的傳播延遲而干擾接收信息的發(fā)生，根據(jù)Rmax人工控制bank天線的高度限制和必要時(shí)AIS設(shè)備的發(fā)射功率，從而使AIS實(shí)際傳播距離小于Rmax。18，4.4.2天線高度限制，通常VHF波段無(wú)線電波的主要服務(wù)范圍由視距確定(nmile)(4.8)無(wú)線電波的衍射，從而在視距以外的一定范圍內(nèi)獲得更好的通信效果。此范圍的大小與發(fā)射功率、接收器靈敏度、天線增益(尤其是天線高度)相關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)AIS船只通常使用鞭天線，天線高度的典型值為10米。因此，乘船之間實(shí)際可實(shí)現(xiàn)的最大傳輸距離通常比(4.5)式Rmax小20nmile，從而避免由于傳播延遲而引起的接收重疊干擾。19，AIS消息類型，VDM:關(guān)于本船收到的其他船只的信息！AIVDM，1，1，B，177lfd003WfSa4F8？44？Wv0P00，0*05，20，AIS消息類別，命名代碼：以“$”符號(hào)開(kāi)頭，可以直接讀取消息內(nèi)容。$ gpzda，014910.14，15，11，2004，* 6c密碼：“！”符號(hào)開(kāi)始，消息內(nèi)容必須通過(guò)文字轉(zhuǎn)換和格式定義閱讀。AIVDM、1，1、A、1696w5？P008dnitfag= ofl 0 6k，0 * 39，21，密碼數(shù)據(jù)格式！XXYYY，a，b，c，n，Data，v * hh， xyyy :標(biāo)識(shí)符，AIVDM是他的船廣播信息，AIVDO是本船廣播信息；A:信息的長(zhǎng)度可能很長(zhǎng)。需要說(shuō)幾句話。此處顯示了發(fā)送此消息所需的消息欄數(shù)(1-9)。B:此消息的序列數(shù)(1-9)，此字段不能為空。C:連續(xù)消息識(shí)別(0-9)，對(duì)每個(gè)新的多語(yǔ)句消息按順序編號(hào)，加1，數(shù)到9，返回0，對(duì)需要多個(gè)語(yǔ)句的消息，消息中的每個(gè)句子包含包含相同序列的消息號(hào)，用于識(shí)別包含同一消息各部分的語(yǔ)句。這可能會(huì)導(dǎo)致包含相同消息的每個(gè)語(yǔ)句和其他語(yǔ)句相互穿插。如果消息可以使用語(yǔ)句，則此字段為空。 n: ais中的通道標(biāo)記為“a”或“b”。此通道標(biāo)記與數(shù)據(jù)包被接受時(shí)AIS的操作狀態(tài)有關(guān)。如果不提供通道識(shí)別，則此數(shù)據(jù)區(qū)域?yàn)榭?。使用AIS的ACA語(yǔ)句之一“查詢”，可以獲得通道“a”或“b”的VHF通道號(hào)。22，密碼數(shù)據(jù)格式！XXYYY、a、b、c、n、Data、V*HH、Data:程序包的最大字符串長(zhǎng)度限制是語(yǔ)句的總字符數(shù)不超過(guò)82。此字段支持傳遞給多個(gè)語(yǔ)句的消息的最多62個(gè)有效字符。對(duì)于發(fā)送到單個(gè)語(yǔ)句的消息，有效字符數(shù)最多為63個(gè)。V:包裝位數(shù)，二進(jìn)制位數(shù)必須是6的倍數(shù)。否則，添加1-5個(gè)填充位。此參數(shù)指示添加到最后6位編碼字符的位數(shù)。如果未添加填充位，則此值為0，且此字段不能為空。HH:檢驗(yàn)字段。AIS數(shù)據(jù)通過(guò)獲取8位CRC、8位CRC檢查代碼的高4位并轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制、形成AIS數(shù)據(jù)檢查代碼的第一位、獲取8位CRC檢查代碼的低4位并轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制來(lái)構(gòu)成AIS數(shù)據(jù)的檢查代碼的第二位。從AIS接收設(shè)備接收AIS消息后，根據(jù)8位CRC重新驗(yàn)證數(shù)據(jù)部分，如果消息數(shù)據(jù)在發(fā)送過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生錯(cuò)誤，則生成的驗(yàn)證值與消息中包含的驗(yàn)證值相同。如果不同，則表示傳輸數(shù)據(jù)時(shí)出錯(cuò)。23，例如分析，編