一种基于WiFi的AIS数据共享装置及服务方法与流程

本发明涉及船舶自动识别系统，尤其涉及一种基于wifi的ais数据共享装置及服务方法。
背景技术：
：船舶自动识别系统简称ais(automaticidentificationsystem)，是一种集现代通讯、计算机、电子信息等技术为一体的数字助航系统和设备，由ais设备系统和ais岸台系统组成，其中ais岸台系统包括基站和监控中心。通过ais系统，船舶可以自动获取岸基和其他船舶信息，加强船舶、岸基之间的联系。国际海事组织imo规定，2004年7月1日起从事国际运输的300总吨以上、不从事国际航运的500总吨以上货船和所有客船均需安装ais设备。相应的，中国海事局要求国内300吨至500吨沿海航行船舶、沿海水上水下施工作业的自航船舶等需配置ais设备。实践证明，ais对交通运输船舶的识别和运输港口的交通管理能起到很大作用，对防止船舶碰撞发挥了重要作用，船舶事故率明显降低。为了扩大ais覆盖范围，提升ais系统效能，文献cn102622914b发明了一种通过3g手机实现小型船舶防碰撞的系统和方法，可以满足60马力以下船舶的需求；文献cn101615349b综合采用渔业专用通信频道的通讯机获取渔船信息、通过ais接收装有ais系统船舶的信息，经过数据处理中心的分析、处理，实现了一种渔船环境监控避碰报警系统，可对周围渔船及商船的远程监控、查询、跟踪，有关数据实时地显现在电子海图上，解决我国海洋渔场航线的渔船与商船、渔船与渔船间的避碰、挂网等问题；为实现对内河航道船舶通行指挥控制的要求，向未安装ais设备的船舶提供ais数据及服务，文献cn106453510a提供一种基于ais向移动客户端精准推送信息的方法，只要在船员的移动终端上安装专用app，后台服务体系将实时、主动地向专用app推送与绑定船舶关联的助航信息。尽管船舶航行安全保障技术一直在发展，但每年仍然有船舶碰撞事故发生，最近一次如2018年1月6日，巴拿马籍油船“sanchi”轮与香港籍散货船“cfcrystal”轮在我国长江口以东约160海里处发生碰撞，导致重大人员、财产损失。通常，一套ais设备由gps定位模块、ais射频模块和海图显示模块组成，需在室外安装1根gps天线和至少1根vhf两根，一艘船舶往往在驾驶舱安装一套ais设备。因此，只有在驾驶舱内范围的人员才能目视ais设备海图显示模块的屏幕观察航行情况(主要指ais提供的助航信息，包括本船行驶方向、位置，周围船舶的位置、航行等情况)，人数有限；如果能够将ais数据共享给本船的其他人员，大家共同关心本船的周围情况，则更可以进一步发挥ais系统的优势，有助于降低船舶碰撞的概率。wifi作为一种成熟的无线互联技术，具有速度快、可靠性高等特点，已是手机、平板电脑等智能终端的标准部件，更因其使用方便、组网简单的优点，已逐步成为行业应用实现数据共享的优选无线方案。例如，文献cn103595789b发明了一种基于wifi的无线安全电力文件共享设备，达到电力系统文件的安全快速共享、提高管理效率的效果；文献cn103561281b利用支持直连协议的wifi模块，通过在p2p扩展包中扩充探测请求消息等消息，与第二终端建立主从连接，实现多媒体文件的传输共共享；文献cn105872736a则在电视上设置wifi热点功能，通过该wifi热点与电子设备建立wifi通讯，根据电子设备的操作请求与电子设备的数据交换，实现了与电子设备的共享资源。因此，如果有一套基于wifi的共享ais数据及服务装置，能够供驾驶舱以外区域船员的智能手机、安装在餐厅和娱乐室等处平板电脑型信息板等设备接入获得ais数据及服务，让不同岗位的人员都可以浏览获得ais数据服务，可以提高保障航行安全的能力。技术实现要素：本发明的目的是提供一种基于wifi的ais数据共享装置及服务方法，可以将一台ais设备接收的船舶数据在一定区域范围内发布，为智能移动终端如智能手机、平板电脑等提供ais数据的接入和服务，让同船的不同岗位人员共同关注航行情况。为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种基于wifi的ais数据共享装置由ais设备、ais数据共享设备、ais数据共享服务组成，其中，ais设备和ais数据共享设备相连，ais数据共享设备和ais数据共享服务相连。本发明所述的ais设备，由海图显示模块、ais射频模块和gps定位模块组成，ais射频模块通过串口线l101_2_tx、串口线l101_2_rx和海图显示模块双向相连，gps定位模块通过串口线l101_3_tx和海图显示模块相连；gps定位模块输出的定位数据、ais射频模块输出的ais报文数据到海图显示模块后会显示在其地图上，海图显示模块还会把gps定位报文发送到ais射频模块，由其发送到ais网络。本发明所述的ais数据共享设备，由1个接口单元、n个wifi单元组成，其中1个接口单元和n个wifi单元通过rs485总线相连。接口单元将收到的ais报文和gps报文发送到rs485总线上，wifi单元从rs485总线上接收数据，并保存在本地fifo缓存中。所述的n个是指一艘船舶上所需要安装的在线智能终端数量决定。1个接口单元和n个wifi单元通过rs485总线相连理论上来说n可以是无限量的，但实际上一艘再大的船舶(含船员人数)，其数量也是有限的，属于闭合式数量词。本发明所述的ais数据共享设备中的接口单元，由微处理器、电平转换模块1和电平转换模块2、rs485输出模块组成，其中微处理器分别和电平转换模块1、电平转换模块2、rs485输出模块相连，电平转换模块1通过l101_2_tx与ais设备中的ais射频模块相连，电平转换模块2通过l101_3_tx与ais设备中的gps定位模块相连。本发明所述的ais数据共享服务，是一款在线智能终端，可以是手机、平板显示器等运行的ais共享app，通过其自身的wifi模块和ais数据共享设备相连，定时轮流通过wifi无线的http协议向ais数据共享设备中的wifi单元查询获得ais数据和gps数据，ais共享app据此在地图上按照s57标准显示有关航道和航行的信息。为了达到上述目的，本发明具体的服务方法是：ais数据共享设备中的接口单元中的微处理器存在一个ais数据缓存数组ais_data[n]，保存从com1收到的、校验正确的ais报文。接口单元中的微处理器存在一个gps数据缓存gps_data，保存从com2收到的、校验正确的nmea-0813协议中的gprmc和gpgga报文。接口单元中的微处理器定时轮流检查ais数据缓存数组ais_data、gps数据缓存gps_data是否有数据，如果有数据则取出通过com3发送到rs485总线上，然后删除这些缓存中保存的数据。ais数据共享设备中的wifi单元作为ais数据服务器，wifi单元的微处理器(u301)存在一个gps数据缓存wifi_gps_data，仅保存一条最新的gpsnmea协议报文。ais数据共享设备中的wifi单元中的微处理器存在一个如表1结构，即由mmsi、ais_data两个字段组成的数据缓存数组wifi_ais_data，保存ais协议报文，本缓存数组中一个mmsi呼号的数据报文仅保存一个。表1wifi_ais_data结构字段名称说明mmsi船舶ais的呼号ais_data完整的ais报文本发明所述的ais数据共享服务，用户是通过运行在智能终端如手机、平板电脑等上的ais共享app获得的，app通过wifi连接到共享装置中的ais数据服务器，定时轮流通过http协议向ais数据服务器发起get请求数据，ais数据服务器从wifi_gps_data、wifi_ais_data获得数据，采用post回送gps数据和ais数据，app由此获得本船舶的gps数据、ais网络中传递的周围船舶位置等数据，并在地图上显示出来。采用本发明的有益效果是：通过本装置及服务方法，一艘船舶上一台ais设备的数据能够共享给本船上持有智能手机、平板电脑等设备的船员，他们可以在驾驶舱以外的其他区域如餐厅、娱乐室等获得ais数据及服务，共同关心船舶航行情况，有助于降低船舶碰撞的概率。本发明的特征及优点将通过实施例并结合附图进行详细说明。附图说明图1是本发明的所述的一种基于wifi的ais数据共享装置框图。图2是本发明的ais数据共享装置的接口单元原理图。图3是本发明的ais数据共享装置的wifi单元原理图。图4是本发明的ais数据共享装置的接口单元主流程图。图5是本发明的ais数据共享装置的wifi单元主流程图。图6是本发明的ais数据共享服务的方法流程图。具体实施方式图1中，u101是ais设备，u102是ais数据共享装置、u103是ais数据共享服务，其中，ais设备(u101)和ais数据共享装置(u102)相连，ais数据共享装置(u102)通过wifi和ais数据共享服务(u103)相连；在ais设备(u101)中，u101_1是海图显示模块，u101_2是ais射频模块，u101_3是gps定位模块，l101_2_tx是串口线，ais射频模块(u101_2)通过串口线l101_2_tx、串口线l101_2_rx和海图显示模块(u101_1)相连，gps定位模块(u101_3)通过串口线l101_3_tx和海图显示模块(u101_1)相连。在ais数据共享设备(u102)中，(u102_1)是接口单元，u102_2是wifi单元，接口单元(u102_1)通过rs485和wifi单元(u102_2)相连。图2中，u201是微处理器，u202和u203分别是电平转换模块1和电平转换模块2，u204是rs485输出模块，微处理器(u201)分别和电平转换模块1(u202)、电平转换模块2(u203)、rs485输出模块(u204)相连，电平转换模块1(u202)和串口线l101_2_tx相连，电平转换模块2(u203)和串口线l101_3_tx相连。图3中，u301是微处理器，u302是电平转换模块，u303是wifi模块，微处理器(u301)和电平转换模块(u302)相连，微处理器(u301)和wifi模块(u303)相连，电平转换模块(u302)连接到485总线。为了进一步说明本发明的具体实施，结合附图4、图5的流程图所示，对应用本共享装置及服务方法作具体实施过程描述，包括以下步骤：步骤501：检查com1接收是否完成，如果完成则执行步骤502，否则执行步骤504；步骤502：检查接收数据的校验是否正确，如果正确则执行步骤503，否则执行步骤504；步骤503：在ais数据缓存数组ais_data[n]中查找空缓存ais_data[m]，保存收到的ais数据到ais_data[m]，然后执行步骤504；步骤504：检查com2接收是否完成，如果完成则执行步骤505，否则执行步骤507；步骤505：检查接收数据的校验是否正确，如果正确则执行步骤506，否则执行步骤507；步骤506：对接收数据的nmea协议类型进行检查，仅保存gprmc、gpgga报文到gps_data，然后执行步骤507；步骤507：检查是否定时到，如果到则执行步骤508，否则执行步骤501；步骤508：检查gps数据缓存gps_data是否有报文数据，如果有则执行步骤509，否则执行步骤510；步骤509：从gps数据缓存gps_data取出报文，然后从com3发送到rs485，发送完成后就清空gps_data缓存，执行步骤510；步骤510：在ais数据缓存数组ais_data[n]中查找非空缓存ais_data[x]，然后执行步骤511；步骤511：如果ais_data[x]有报文，就从ais_data[x]取出报文，从com3发送到rs485，然后清空ais_data[x]缓存，然后执行步骤501。步骤601：wifi单元主流程中，检查串口接收是否完成，完成就执行步骤602，否则回到步骤601继续等待接收；步骤602：检查接收的数据校验是否正确，如果正确则执行步骤603，否则执行步骤601；步骤603：检查是否为gps报文，如果是则执行步骤604，否则执行步骤605；步骤604：清空wifi_gps_data，将收到的数据保存到gps数据缓存wifi_gps_data，然后执行步骤601；步骤605：检查是否为ais报文，如果是则执行步骤606，否则执行步骤601；步骤606：解析获得接收的数据中mmsi号码，执行步骤607；步骤607：检索检查数组缓存wifi_ais_data是否存在收到的mmsi呼号数据，如果存在则执行步骤608，否则执行步骤609；步骤608：删除对应收到的mmsi呼号数据记录，执行步骤609；步骤609：将收到数据报文的mmsi呼号、报文插入到数组缓存wifi_ais_data，然后执行步骤601。步骤701：ais共享app的定时轮流服务开始，执行步骤702；步骤702：通过wifi连接到共享装置中的服务器，通过http发起get请求数据，执行步骤703；步骤703：共享装置中的服务器从gps数据缓存wifi_gps_data、数据缓存数组wifi_ais_data获得数据，采用post回送gps数据和ais数据，执行步骤704；步骤704：ais共享app用获得数据在地图上刷新显示；步骤705：定时轮流服务结束。虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本
技术领域：
的技术人员应该理解，我们所描述的具体实施例只是说明性的，而不是用于对本发明范围的限定，任何受本发明技术路线启发所作的等效修饰以及变化，都应当涵盖在本发明权利要求所保护的范围内。当前第1页12