专利名称：AIS Class B船载应答机的链路接入方法
技术领域：
本发明涉及信息技术，特别涉及AIS船载应答机的技术。
背景技术：
AIS (Automatic Identification System，船舶自动识别系统)是一种新型的助 航系统及设备，可以用于水上交通联络和指挥的岸船或船岸或船船之间的通信、辅助导 航系统，该系统为船舶航行安全和航行管理提供了一种新型而有效的手段，它基于无线 电应答机的相关监测技术，可用于船舶等运载工具的精确跟踪，以弥补传统雷达监测在 自动识别目标以及获取航行动向信息等方面的不足，对雷达监测起辅助或替代作用，由于 AIS技术的先进性，使用的简易性和经济性，AIS技术被采纳为国际标准(ITU-R M. 1371、 IEC61993-2)，国际海事组织(IMO)将AIS Class A作为海上航行船舶(彡300吨)强制性 要求安装的安全设备，中国国家渔政部2008年规定，国内所有的渔船必须加装AIS Class B，所以AIS Class B有很广泛的市场应用前景，数据链路接入是AIS应用的关键技术，它决 定了 AIS的设备是否能有效的被其他AIS设备所识别，从而发挥出自动识别、通信助航的功 能，所有AIS设备为了访问VHF数据链路，首先必须实现TDMA同步，同步的时间基准一般采 用与UTC直接同步或与UTC间接同步，AIS系统采用了超帧的概念，即将1分钟划分为2250 个小的时间片，每个时间片又称为一个时隙，占用约26. 67ms，而每一个超帧的起始时隙是 和UTC分钟的起始点完全同步的，AIS系统中的所有设备必须遵循这一规定，共同来维护整 个数据链路的有序性，接入数据链路的过程，就是决定何时且如何将待发射的AIS数据包 同步到时隙和超帧的过程，因为AIS系统是一个自组织时分多址系统，系统中的AIS设备共 享整个数据链路，这个系统要能有效的发挥作用，依赖于系统中各个AIS设备之间的“和谐 共处”，其基础就是各个AIS设备各自对于时隙的占用和释放“恰到好处”，如何合理的占用 和释放时隙，则涉及到VHF(Very High Frequency)数据链路接入技术，AIS设备发送的报文 分为两种类型，即固定时间周期的周期报文和不定时发送的随机报文(比如像用户临时发 送某些安全相关的短信报文)，周期报文为内容格式固定的报文，定时发送像经纬度、艏向 等船舶的动态信息，由设备自行维护发送周期，占用一个时隙宽度，临时报文多为用户操作 引起，像短信之类的报文，报文内容长度由用户控制，可以连续占用多个时隙，所以具有随 机性，在国际标准《ITU-RM. 1371》和《IEC 62287-1》中分别提及了 RATDMA(Random access time division multiple access,随机接入时分多址)禾口 CSTDMA(Carrier sense time division multiple access，载波侦测时分多址)链路接入方案的原理说明，而目前，依据 国际标准《IEC 62观7-1》规定，AIS Class B “CS”船载应答机采用CSTDMA的链路接入方 案，这种方案限制了 AIS Class B “CS”船载应答机在每次报文发射的时候必须采用载波侦 测加重试的方式，报文发送的成功率受限于载波侦测的结果和VHF数据链路上是否存在可 用时隙，并且由于载波侦测只能针对一个时隙进行，故每一次只能发射一个时隙长度的报 文，影响了发送报文的灵活性。
发明内容
本发明的目的是克服目前AIS Class B “CS”船载应答机采用CSTDMA的链路接入 方案导致发送报文的灵活性受限的缺点，提供一种AIS Class B船载应答机的链路接入方法。本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，AIS Class B船载应答机的链路接入 方法，其特征在于，包括以下步骤a.系统开机静默，接收外部船只报文，建立时隙表，之后根据接收的报文保持时隙 表的实时更新；b.判断是否需要发送周期报文，若是则进入c步骤，若不是则进入h步骤；c.采用CSTDMA链路接入技术，根据报文报告率，确定本机的每个发射周期的起始 时隙(NTT =Nominal transmission time)和时隙发射范围(Tl transmission Interval), 根据时隙表属性，从中选择十个候选时隙(CP=Candidate Period)；d.系统从时隙发射范围的第一个候选时隙开始，采用载波侦测；e.判断该候选时隙的状态是否为“未使用”，若是则发送该报文并进入ρ步骤，若 不是则进入f步骤；f.判断是否所有十个候选时隙都已载波侦测完毕，若是则进入g步骤，若不是则 等待下一个候选时隙，并对其采用载波侦测，回到e步骤； g.放弃本次发送并进入b步骤；h.判断是否需要发送随机报文，若是则进入i步骤，若不是则进入b步骤；i.采用RATDMA链路接入技术，在当前时刻的四秒内确定时隙选择范围(Si: Selection hterval)，并确定时隙选择范围中最后一个时隙的编号，记为RTES ；j.在时隙选择范围限定的范围内，根据时隙表属性，确定可用的候选时隙总个数 RTCSC，RTCSC的初始值必须大于等于4，若不满足，需采用时隙重用原则补足4个，候选时隙 编号不能超过RTES ；k.确定起始概率RTPS，其计算公式为RTPS = 100/RTCSC,则0 < RTPS ^ 25 ；1.确定当前概率RTP2，令RTPS彡RTP2彡100 ；m.随机选定一个候选时隙，并随机赋予它一个推导概率值RTPl ；η.判断该RTPl的值是否小于或等于当前概率值RTP2，若是则该候选时隙被选中 并在该候选时隙发送随机报文，再进入P步骤，若不是则进入O步骤；ο.选择下一个候选时隙，随机给定RTP1，并且更新当前候选时隙总个数RTCSC，令 RTCSC = RTCSC-I，更新当前概率RTP2，令RTP2 = RTP2+RTPI，其中RTPI为概率增量，其计 算公式为RTPI = (100-RTP2)/RTCSC,时隙选择失败次数RTA加1，回到η步骤；p.更新本船时隙表属性，回到b步骤。具体的，步骤a所述时隙表中包括本船时隙表属性和外部船只的时隙表属性。进一步的，步骤a所述静默的时间为至少一分钟。本发明的有益效果是，通过上述AIS Class B船载应答机的链路接入方法，克服了 现在仅采用CSTDMA链路接入技术模式下发送报文的成功率受限于载波侦测的结果和时隙 表是否有可用时隙，并且每一次只能发射一个时隙长度的报文的缺陷(因为增加了随机报 文)，灵活将CSTDMA和RATDMA链路接入技术融合到一起，即满足了国际标准对AIS Class
4B“CS”船载应答机的技术规格说明，又增强了该设备在实际应用中的灵活性，有效的满足了 用户的通信需求，大大增强了该设备的实用价值。
具体实施例方式下面结合实施例，详细描述本发明的技术方案。本发明的AIS Class B船载应答机的链路接入方法为首先系统开机静默，接收 外部船只报文，建立时隙表，之后根据接收的报文保持时隙表的实时更新，然后判断是否需 要发送周期报文，若需要发送周期报文，则采用CSTDMA链路接入技术，根据报文报告率，确 定本机的每个发射周期的起始时隙(NTT =Nominal transmission time)和时隙发射范围 (Tl transmission Interval)，根据时隙表属性，从中选择十个候选时隙(CP Candidate Period)，然后系统从时隙发射范围的第一个候选时隙开始，采用载波侦测，并判断该候选 时隙的状态是否为“未使用”，若是则发送该报文并更新时隙表属性再回到判断是否需要 发送周期报文那一步，若不是则判断是否所有十个候选时隙都已载波侦测完毕，若是则放 弃本次周期报文的发送并回到判断是否需要发送周期报文那一步，若不是则等待下一个候 选时隙，并对其采用载波侦测，回到判断该候选时隙状态那一步，若不需要发送周期报文 则判断是否需要发送随机报文，若不需要则回到判断是否需要发送周期报文那一步，若需 要则采用RATDMA链路接入技术，在当前时刻的四秒内确定时隙选择范围(Si Selection hterval)，并确定时隙选择范围中最后一个时隙的编号，记为RTES，再在时隙选择范围限 定的范围内，根据时隙表属性，确定可用的候选时隙总个数RTCSC，RTCSC的初始值必须大 于等于4，若不满足，需采用时隙重用原则补足4个，候选时隙编号不能超过RTES，再确定 起始概率RTPS，其计算公式为RTPS = 100/RTCSC，则O < RTPS ^ 25，然后再确定当前概 率RTP2，令RTPS ^ RTP2 ^ 100，再随机选定一个候选时隙，并随机赋予它一个推导概率 值RTP，并判断该RTPl的值是否小于或等于当前概率值RTP2，若是则该候选时隙被选中并 在该候选时隙发送随机报文，再更新时隙表属性并回到判断是否需要发送周期报文那一 步，若不是则选择下一个候选时隙，随机给定RTP1，并且更新当前可用的候选时隙总个数 RTCSC, ^ RTCSC = RTCSC-I，更新当前概率 RTP2，令 RTP2 = RTP2+RTPI，其中 RTPI 为概率 增量，其计算公式为RTPI = (100-RTP2)/RTCSC，时隙选择失败次数RTA加1，回到判断该 RTPl的值是否小于或等于当前概率值RTP2那一步，RATDMA链路接入技术的概率计算方法 决定了在RTCSC的范围内一定能够找到某个时隙的RTPl值小等于RTP2值，即一定能够选 出某个候选时隙用于随机报文的发射。实施例本例采用本发明所述AIS Class B船载应答机的链路接入方法。首先系统开机静默至少一分钟，接收外部船只报文，建立时隙表，之后根据接收 的报文保持时隙表的实时更新，时隙表中包括本船时隙表属性和外部船只的时隙表属性， 此时由于本船的AIS Class B船载应答机静默，则此时时隙表中仅有外部船只的时隙表属 性，本船准备开始发送周期报文或随机报文时，时隙表中加入本船的时隙表属性，然后判断 是否需要发送周期报文，若需要发送周期报文，则采用CSTDMA链路接入技术，根据报文报 告率，确定本机的每个发射周期的起始时隙(NTT=Nominal transmission time)和时隙 发射范围(Tl transmission hterval)，根据时隙表属性，从中选择十个候选时隙(CP:
5Candidate Period)，然后系统从时隙发射范围的第一个候选时隙开始，采用载波侦测，并 判断该候选时隙的状态是否为“未使用”，若是则发送该报文并更新时隙表属性再回到判 断是否需要发送周期报文那一步，若不是则判断是否所有十个候选时隙都已载波侦测完 毕，若是则放弃本次周期报文的发送并回到判断是否需要发送周期报文那一步，若不是则 等待下一个候选时隙，并对其采用载波侦测，回到判断该候选时隙状态那一步，若不需要发 送周期报文则判断是否需要发送随机报文，若不需要则回到判断是否需要发送周期报文那 一步，若需要则采用RATDMA链路接入技术，在当前时刻的四秒内确定时隙选择范围(Si Selection hterval)，并确定时隙选择范围中最后一个时隙的编号，记为RTES，再在时隙 选择范围限定的范围内，根据时隙表属性，确定可用的候选时隙总个数RTCSC，RTCSC的初 始值必须大于等于4，若不满足，需采用时隙重用原则补足4个，候选时隙编号不能超过 RTES，再确定起始概率RTPS，其计算公式为RTPS = 100/RTCSC，则0 < RTPS ( 25，然后再 确定当前概率RTP2，令RTPS ( RTP2 ( 100，再随机选定一个候选时隙，并随机赋予它一个 推导概率值RTP，并判断该RTPl的值是否小于或等于当前概率值RTP2，若是则该候选时隙 被选中并在该候选时隙发送随机报文，再更新时隙表属性并回到判断是否需要发送周期报 文那一步，若不是则选择下一个候选时隙，随机给定RTP1，并且更新当前可用的候选时隙总 个数 RTCSC, ^ RTCSC = RTCSC-I，更新当前概率 RTP2，令 RTP2 = RTP2+RTPI，其中 RTPI 为 概率增量，其计算公式为RTPI = (100-RTP2)/RTCSC，时隙选择失败次数RTA加1，回到判 断该RTPl的值是否小于或等于当前概率值RTP2那一步，若是则选中该时隙并更新时隙表 属性，之后回到判断是否发送周期报文那一步，若不是则回到选择下一个时隙，并重新计算 比较概率值，如此反复，直到满足要求，选中时隙。从以上步骤可以看出，RATDMA链路接入 技术本身决定了一定可以选中某个时隙用于随机报文的发射，对于长报文，需要连续占用 多个时隙，选中的时隙为连续占用时隙的起始时隙，并且选出的时隙是符合VHF数据链路 使用规范的，不会干扰影响到AIS系统中的其他设备，因此，在AISClass B “CS”模式下用 RATDMA链路接入技术发射随机报文，就决定了该随机报文一定可以发射成功，在本发明中 将RATDMA算法灵活应用到AIS Class B “CS”船载应答机中，是RATDMA链路接入技术的创 新应用，有效解决了 CSTDMA链路接入模式的固有缺陷。
权利要求
1.AIS Class B船载应答机的链路接入方法，其特征在于，包括以下步骤a.系统开机静默，接收外部船只报文，建立时隙表，之后根据接收的报文保持时隙表的 实时更新；b.判断是否需要发送周期报文，若是则进入c步骤，若不是则进入h步骤；c.采用CSTDMA链路接入技术，根据报文报告率，确定本机的每个发射周期的起始时隙 和时隙发射范围，根据时隙表属性，从中选择十个候选时隙；d.系统从时隙发射范围的第一个候选时隙开始，采用载波侦测；e.判断该候选时隙的状态是否为“未使用”，若是则发送该报文并进入P步骤，若不是 则进入f步骤；f.判断是否所有十个候选时隙都已载波侦测完毕，若是则进入g步骤，若不是则等待 下一个候选时隙，并对其采用载波侦测，回到e步骤；g.放弃本次发送并进入b步骤；h.判断是否需要发送随机报文，若是则进入i步骤，若不是则进入b步骤；i.采用RATDMA链路接入技术，在当前时刻的四秒内确定时隙选择范围，并确定时隙选 择范围中最后一个时隙的编号，记为RTES ；j.在时隙选择范围限定的范围内，根据时隙表属性，确定可用的候选时隙总个数 RTCSC，RTCSC的初始值必须大于等于4，若不满足，需采用时隙重用原则补足4个，候选时隙 编号不能超过RTES ；k.确定起始概率RTPS，其计算公式为RTPS = 100/RTCSC，则0 < RTPS ^ 25 ；1.确定当前概率RTP2，令RTPS彡RTP2彡100；m.随机选定一个候选时隙，并随机赋予它一个推导概率值RTPl ； η.判断该RTPl的值是否小于或等于当前概率值RTP2，若是则该候选时隙被选中并在 该候选时隙发送随机报文，再进入P步骤，若不是则进入ο步骤；ο.选择下一个候选时隙，随机给定RTP1，并且更新当前候选时隙总个数RTCSC，令 RTCSC = RTCSC-I，更新当前概率RTP2，令RTP2 = RTP2+RTPI，其中RTPI为概率增量，其计 算公式为RTPI = (100-RTP2)/RTCSC,时隙选择失败次数RTA加1，回到η步骤； P.更新本船时隙表属性，回到b步骤。
2.根据权利要求1所述AISClass B船载应答机的链路接入方法，其特征在于，步骤a 所述时隙表中包括本船时隙表属性和外部船只的时隙表属性。
3.根据权利要求1或2所述AISClass B船载应答机的链路接入方法，其特征在于，步 骤a所述静默的时间为至少一分钟。
全文摘要
本发明涉及信息技术。本发明解决了现有AIS Class B“CS”船载应答机采用CSTDMA的链路接入方案导致发送报文的灵活性受限的问题，提供了一种AIS Class B船载应答机的链路接入方法，其技术方案可概括为在AIS Class B“CS”船载应答机中结合RATDMA和CSTDMA链路接入技术。本发明的有益效果是，增强了该设备在实际应用中的灵活性，适用于AIS ClassB“CS”船载应答机系统。
文档编号H04W74/08GK102098793SQ201010617498
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者周密, 谢永锋 申请人:成都天奥信息科技有限公司