基于ArcGIS Engine的AIS陆基定位信息播发仿真平台

摘要

船舶自动识别系统(Automatic Identification System，AIS)是一种用于船岸之间和船舶之间进行识别和相互通信的系统，在保障海上交通安全领域扮演了重要的角色。但现有AIS的位置信息来自于全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)，一旦GNSS不可用，AIS将瘫痪。AIS陆基定位是一种基于AIS的自主定位系统，AIS船站通过接收岸站播发的信息，实现自主定位，以避免GNSS不可靠对船舶航行安全造成的威胁。地理信息系统（Geographic Information System，GIS）技术是一门空间数据管理、信息分析技术。近年来，GIS开发技术已经应用到各行各业，尤其在航海领域，GIS开发技术对研究海上定位技术、提升船舶导航的信息化有重要意义。
　　基于AIS的陆基定位系统是当前海上导航领域的一个重点研究方向，为了便于对AIS陆基定位系统关键技术进行仿真验证，本文在GIS开发技术和AIS陆基定位相关技术研究的基础上，设计实现了基于ArcGIS Engine的AIS陆基定位信息播发仿真平台。首先搭建了S-57格式海图的显示平台，而后通过对船舶航行状态的模拟，实现对AIS岸站位置信息、定位距离信息和船舶运动状态信息的实时仿真播发。此外，以北方海区为例，通过建立航路点数据库，利用A star算法实现了基于A star算法的航线规划功能，能够给出港口间的推荐航线用以辅助模拟船舶轨迹。最后，通过分析仿真平台播发的AIS陆基定位信息和规划航线数据，验证了仿真平台的可用性。
　　AIS陆基定位信息播发仿真平台基于.NET开发平台，利用ArcGIS Engine二次开发组件，采用C＃程序设计语言开发。仿真平台包括人机交互界面、S-57格式电子海图显示、船舶航行路径模拟、AIS陆基定位信息播发仿真、航线规划等功能模块，为基于AIS的陆基定位算法和理论的研究提供了仿真验证条件。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．2 国内外相关技术研究现状

1．3 论文的结构安排

1．4 本章小结

第2章 仿真平台开发相关理论技术

2．1．1 ArcGIS Engine简介

2．1．2 ArcGIS Engine类库

2．1．3 ArcGIS Engine的集成二次开发

2．2．NET平台概述

2．3 航线规划理论研究

2．3．1 全局航线规划算法

2．3．2 局部航线规划

2．4 本章小结

第3章 仿真平台总体设计

3．1 功能需求分析

3．2 总体设计

3．3 本章小结

第4章 仿真平台具体设计与实现

4．1 仿真平台主控模块

4．2 仿真平台配置模块

4．2．1 岸站配置子模块

4．2．2 环境干扰信息配置子模块

4．2．3 航迹配置子模块

4．3 航线规划模块

4．3．1 航路点选取及数据库建立

4．3．2 Astar算法中公式的选取

4．3．3 基于Astar算法的航线规划设计流程

4．4 仿真平台显示模块

4．4．1 海图显示子模块

4．4．2 航迹显示子模块

4．5 数据播发模块

4．6 本章小结

第5章 仿真平台功能测试与验证

5．1．1 仿真平台整体展示

5．1．2 环境配置功能测试

5．1．3 岸站配置功能测试

5．1．4 船舶航行路径规划测试及验证

5．2 航线规划功能测试与验证

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢