基于AIS的海区多功能航标终端设计与实践研究

为解决AIS航标功能不完全、助航信息不充分等问题,实现海区航标高效助航,保障船舶安全航行,同时将船舶航行信息反馈给相关海事管理部门,对AIS航标系统需求进行分析,并对其进行完善和优化。通过采用高性能射频芯片设计船舶自动识别系统(AIS)航标终端,扩展AIS航标功能;设计本振模块和功放模块,实现灯器、地理位置以及水文气象信息的编译解析,形成标准AIS报文,实时发送给AIS基站和过往船舶,实现航标多功能性。按照海区实际使用场景进行测试,测试结果表明该新型AIS航标高质量射频信号稳定,传输信息功能健全,能够大幅提高航标助航效果。

渔港水域水质在线监测系统设计与实现

针对渔港水域水质实时监测预警问题,拟设计一款适用于渔港水域的由浮筒端和岸基端组成的水质在线监测系统。浮筒端选取STM32主控,将传感器集成在扩展板中,分别对pH酸碱度、导电率、溶解氧、水温、水位计和ORP等数据采集。通过RS485将传感器检测数据传输至主控,由主控对数据进行处理,最后由RS485通信模块将信号传输至岸基端。岸基端基于QT制作的显示界面实现显示传回的数据及预警信息,系统工作稳定、可靠,可直观实时显示测量参数数值。该系统具有较强的人机交互功能,可以提升监管部门获得污染信息的速度,助力水质监管。

无缆自定位应急航标系统仿真设计

传统应急航标布设工序多、耗时长,浮标漂移挤压航道不利于船舶安全航行,亟需采用电子信息技术升级以更好适应助航服务需求。在分析应急航标部署便捷性、视觉特征一致性、可靠性设计需求的基础上,引入无人船自主控制技术,研究设计了无缆自定位应急航标。首先,参照航标设计规范设计了航标主体结构,并搭建了基于嵌入式系统的航标运动执行系统和基于TCP/IP协议的软件控制系统;然后,采用阈值法制定了航标自定位移动控制策略;最后,通过Maxsurf软件建立浮标三维模型并采用切片法计算静水力稳性数据,利用Wyman经验公式法估算低速下航标航行阻力。仿真结果表明,设计的应急航标满足稳性要求,航行阻力和推进功率随移动速度呈二次曲线增加,适用于在水流平缓的航道提供应急助航服务。

基于Spark平台的海量AIS数据k-means算法聚类分析

随着船舶数量不断增加,AIS数据的数量持续增长,与此同时数据复杂和处理难度大等缺陷也日渐突出。为了分析大量的AIS数据并充分挖掘有效信息,文中构建了一个基于Spark、Hadoop和Mesos的AIS数据处理和分析平台,使用k-means算法对船舶数据进行聚类分析,获得更清晰的船舶航迹信息,并比较有、无安装Spark程序的计算机进行聚类分析时所需的时间。从实验结果看出,与非大数据平台相比,Spark集群中AIS船舶数据点的聚类分析速度大大提高。