[發(fā)明專利]一種船舶AIS數(shù)據(jù)大批量高效解碼方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710287895.5
• 申請(qǐng)日: 2017-04-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106953717B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾祥堃;肖英杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L1/00
• 分類號(hào): H04L1/00;H04B7/185;G01S19/24;G06F9/38
• 代理公司: 31249 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 朱成之;周乃鑫

本發(fā)明公開(kāi)了一種船舶AIS數(shù)據(jù)大批量高效解碼方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含收集AIS報(bào)文的衛(wèi)星或者若干個(gè)岸基接收站、網(wǎng)絡(luò)、AIS報(bào)文存儲(chǔ)服務(wù)器、解碼工作站和結(jié)果存儲(chǔ)服務(wù)器。AIS報(bào)文通過(guò)網(wǎng)絡(luò)匯總到AIS報(bào)文存儲(chǔ)服務(wù)器，解碼工作站進(jìn)行高效并行解碼后；將結(jié)果保存在結(jié)果存儲(chǔ)服務(wù)器上。該方法采用內(nèi)存映射方式讀取報(bào)文文件，提供報(bào)文篩選過(guò)濾功能，對(duì)報(bào)文進(jìn)行分類轉(zhuǎn)碼然后進(jìn)行基于多核CPU計(jì)算機(jī)的并行解碼工作。系統(tǒng)工作中，除了多條信息報(bào)文篩選和多條信息報(bào)文二進(jìn)制轉(zhuǎn)碼兩個(gè)步驟串行運(yùn)行外，其他解碼步驟全部并行運(yùn)行，提高了CPU利用率且提高IO速度，本發(fā)明使大批量AIS數(shù)據(jù)解碼充分利用計(jì)算機(jī)多核CPU的并行計(jì)算能力，達(dá)到較高解碼效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)多核CPU的并發(fā)運(yùn)算技術(shù)運(yùn)用與船舶AIS數(shù)據(jù)解碼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種船舶AIS數(shù)據(jù)大批量高效解碼方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(Automatic Identification System,簡(jiǎn)稱AIS系統(tǒng))由岸基設(shè)施(基站)和船載設(shè)備共同組成，是一種新型的集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子信息顯示技術(shù)為一體的數(shù)字助航系統(tǒng)和設(shè)備。

船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS)由艦船飛機(jī)之?dāng)澄易R(shí)別器發(fā)展而成，配合全球定位系統(tǒng)(GPS)將船舶經(jīng)緯度、船舶速度、改變航向率及航向等船舶動(dòng)態(tài)信息結(jié)合船名、呼號(hào)、吃水及危險(xiǎn)貨物等船舶靜態(tài)資料由甚高頻(VHF)頻道向附近水域船舶及岸臺(tái)廣播，使鄰近船舶及岸臺(tái)能及時(shí)掌握附近海面所有船舶之動(dòng)靜態(tài)資訊，得以立刻互相通話協(xié)調(diào)，采取必要避讓行動(dòng)，對(duì)船舶安全有很大幫助。

全世界各類安裝AIS設(shè)備的船舶有39萬(wàn)條以上，每條正常運(yùn)營(yíng)的船舶都在不斷向外發(fā)布AIS數(shù)據(jù)，每天能產(chǎn)生過(guò)億條AIS數(shù)據(jù)。對(duì)船舶AIS數(shù)據(jù)的利用不僅僅可以實(shí)現(xiàn)海事管理等功能，還可以為碼頭、船公司、物流企業(yè)等提供航線運(yùn)力、港口服務(wù)能力評(píng)估等一系列的經(jīng)濟(jì)報(bào)告。

AIS系統(tǒng)報(bào)文數(shù)據(jù)遵循ITU-R M.1371和IEC61162標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼，它采用可打印ASCII字符碼進(jìn)行傳輸和保存，并且可以把長(zhǎng)信息分割成多條語(yǔ)句進(jìn)行發(fā)送。

如圖1所示，AIS報(bào)文由多個(gè)域組成，每個(gè)域可以是一串有效字符或者空字符，各個(gè)域之間以“，”為分隔符。第一個(gè)域“！ABVDM”為地址域，由語(yǔ)句起始符($或！)和5個(gè)字母組成，主要用來(lái)表示語(yǔ)句的類型。域“x1”表示消息分解的報(bào)文總數(shù)(1-9)，域“x2”表示本報(bào)文的序號(hào)(1-9)，域“x3”表示連續(xù)消息標(biāo)識(shí)(0-9)，域“a”表示AIS信道號(hào)，域“N”表示報(bào)文類型的ID碼，域“SSSS…SSS”表示符合ITU-R M.1371規(guī)定的無(wú)線電信息，域“M”表示填充的BIT數(shù)，域“HH”表示校驗(yàn)信息。

圖2所示是常見(jiàn)的AIS報(bào)文數(shù)據(jù)，其中最后2條數(shù)據(jù)即為一條長(zhǎng)信息分割為2條報(bào)文發(fā)送的結(jié)果。第1條報(bào)文的“x1”域?yàn)?、“x2”域?yàn)?表明這條信息總共分成2條報(bào)文，這是第1條；第2條報(bào)文的“x1”域?yàn)?、“x2”域?yàn)?表明這條信息總共分成2條報(bào)文，這是第2條報(bào)文同時(shí)也是這條信息的最后一條報(bào)文，這樣的報(bào)文數(shù)據(jù)解碼時(shí)要保持原來(lái)的順序。

一般的報(bào)文數(shù)據(jù)解碼方式是按照時(shí)間順序逐條解碼，但在面對(duì)海量的AIS數(shù)據(jù)時(shí)，這種方法的速度十分緩慢無(wú)法滿足實(shí)際需要，如果直接在多核CPU計(jì)算機(jī)上并行運(yùn)行解碼程序，不能保證被分割過(guò)的長(zhǎng)信息解碼順序符合要求，進(jìn)而會(huì)造成解碼數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。因此，如何準(zhǔn)確按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)海量AIS數(shù)據(jù)進(jìn)行大批量高效解碼就成為了一個(gè)重要的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種船舶AIS數(shù)據(jù)大批量高效解碼方法及系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)提供篩選和轉(zhuǎn)換AIS報(bào)文的功能，解碼時(shí)可選擇27種AIS報(bào)文中的若干種，能充分利用計(jì)算機(jī)多核CPU的并行計(jì)算能力，達(dá)到較高解碼效率。

本發(fā)明提供了一種船舶AIS數(shù)據(jù)大批量高效解碼方法，其包含以下步驟：

對(duì)內(nèi)存中留存的AIS報(bào)文進(jìn)行篩選、二進(jìn)制轉(zhuǎn)碼和二進(jìn)制解碼；