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摘 要：本文首先介绍了 AIS 上位机软件工作原理,其次对 AIS 报文信息进行介绍模拟,继而对 AIS 主机与显示终端的 串口通信实现进行说明,最后给出 AIS 主要报文解析的代码。以为 AIS 系统的设计应用人员和学习 VC++ 软件的人员提供参考。
关键词：VC++,AIS上位机软件,设计
Realization of AIS Host Computer Software Design Based on VC++
DONG Yanrong
(Tianjin 712 Communication and Broadcasting Co., Ltd., Tianjin 300462)
【Abstract】： This paper first introduces the working principle of AIS upper computer software, then introduces and simulates the AIS message information, then explains the realization of serial communication between AIS host and display terminal, and finally gives the code of AIS main message analysis. It provides reference for the design and application personnel of AIS system and those who studyVC++software.
【Key words】： VC++;AIS upper computer software;design
AIS 系统是指船舶自动识别系统 (Automatic Iden- tification System)。语音报警终端是系统的一部分, 设备完全按照 AIS 标准 [1.2] 设计, 发送的报文信息兼容 现有 AIS 系统。
AIS 基本功能是 ：将本船和他船的精确船位、航 向、航速(矢量线)、转向速度和最近船舶会遇距离等 动态信息和船名、呼号、船型、船长与船宽等静态信息 通过 VHF 自动、定时播发,在 VHF 覆盖范围内(20海里)装备 AIS 设备的船舶,可自动接收到这些信息。
1 工作原理
AIS 语音报警终端具有导航、距离报警、紧急报 警、出 / 入港设置、报警音量设置等功能, 报警终端与 主机连接示意图和上位机测试软件连接示意图如图 1 所 示。本文将按照上述功能利用 C++ 语言 [3] 进行上位机 软件设计,模拟 AIS 主机与终端进行通信,用以测试报 警终端的性能。主机和语音报警终端之间通信协议采用RS422.波特率为 38400bps。
2 报文信息
这里涉及到的报文信息包括 AIS 广播信息和 GPS 信息。AIS 广播信息分类两种,即 VDM 和 VDO。其 中, VDM 是本船收到的其他船舶的信息,而 VDO 是 船舶自身的广播信息。VDM 消息和 VDO 消息的格式 完全相 同 ;GPS 信息。NMEA-0183 协议是 GPS 接收 机应当遵守的标准协议,也是目前 GPS 接收机上使用 最广泛的协议,大多数常见的 GPS 接收机、GPS 数据 处理软件、导航软件都遵守或者至少兼容这个协议。常 用 的只 有 $GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、 $GPVTG、$GPGLL 等。
主要报文语句说明 ：
(1)主机与终端接口 ：
所有报文的最后都有 标志位作为帧尾
(2) 终端到主机的数据格式,终端发往主机的报文只 有两条 ：
$DUAIQ,010*55 查询 MMSI 号码
$DUAIQ,SSD*20 查询船名
(3)主机到终端的数据格式 ：
报文按类型分为 5 类 ：
PSRT(本船的 MMSI)
格式 ：$PSRT,010.,,NNNNNNNNN*hh
N = 9 位阿拉伯数字的 MMSI 号码(000000000 = 未设定)
hh = 异或校验和
AISSD( 本船船名 )
格式 ：$AISSD,A--A,B--B,C,D,E,F,G,H*hh
A— A ：呼号,7 个字符,@@@@@@@ = 未设定
B— B ：船名,20 个字符, 不足用 @ 补齐,@……@ (20 个)表示未设定
hh ：异或校验和
GPRMC(本船信息)
格 式 ：$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>, <7>,<8>,<9>,<10>,<11>,*hh
<1> 定位时 UTC 时间 hhmmss 格式,我国使用的 是东八区的时间,需要将时间加 8 小时 ;
<2> 状态 A= 定位 V= 导航
<3> 经度 ddmm.mmm 格式
<4> 经度方向 N 或 S
<5> 纬度 dddmm.mmmm
<6> 纬度方向 E 或 W
<7> 速率
<8> 方位角(二维方向指向,相当于二维罗盘) <9> 当前 UTC 日期 ddmmyy 格式,要注意时间加8 小时后日期的进位问题
<10> 太阳方位
<11> 太阳方向
(4)AIVDM(接收到的他船信息) ：
格式 ：!AIVDM,a,b,c,d,e--e,f*hh
e-e ：按照协议 NEMA0183 和协议 ITU-RM.1371 压缩的暗码,是一段字符串。
e-e 字符串的首字符是消息 ID 号 ：
1.2.3 号消息包含他船(CLASS-A)MMSI 号码 和经纬度信息,可判距离报警和是否为紧急报警船只。
5 号消息包含他船(CLASS-A) MMSI 号码和船名, 当收齐 3 号和 5 号报文的时候,判断完毕,即可进行和 保存紧急报警信息。
14 号消息是紧急报警信息,同时会收到报警船只 的 MMSI 号码。
18 号消息包含他船(CLASS-B)MMSI 号码和经 纬度信息,可判断是否为紧急报警船只。
24 号消息包含他船(CLASS-B)MMSI 号码和船 名,当收齐 18 号和 24 号报文的时候,判断完毕,即可 保存紧急报警信息。
(5)AIVDO(本船信息) ：
格式 ：!AIVDO,a,b,c,d,e--e,f*hh
e-e 部分的具体含义与 AIVDM 类型的报文相同。
3 串行通信接口设计
在使用WINDOWS系统的PC机VC++环境 [4] 中, 串 行通信使用 CSerialPortEx 类 [5],它支持多线程处理,功能 强大, 方便实现。CSerialPortEx 类是在 Remon Spekreijse 设计的 CSerialPort 类基础上设计的,并增加了对二进 制数据传输和块读写方式的支持和其他功能函数。
if(!m_Port.InitPort(this,1.38400.'N',8.1)) ;
MessageBox("COM%d 被占用或没有该 COM 口 , 请改用其他 COM 口! ");
m_Port.StartMonitoring();
m_Port.WriteToPort(TransSelfMessage(m_ mmsi,1));
m_Port.WriteToPort(TransSelfMessage(m_ name,2));
m_Port.WriteToPort(TransSelfMessage(m_ time_location,3));
4 报文解析实现
(1)本船信息解析 ：
// 按照协议将信息变化成可以识别的码, m: 消息 内容 ;n: 消息类别 1:PSRT,2:AISSD......
// 其中 1、2、3、5 是发送的本船的相关信息,只 有 4 发送的是从无线接收设备接收来的他船信息
//6 是终端发给主机查询本船的 MMSI 号码和船名
5 结语
VC++ 给用户提供了方便的串口通信控制,编程界 面适应性好,适宜用在控制系统中实现上位机测试,在 实际运行中,运行可靠,可以随用户需求设计上位机软 件,很好地解决了设备的功能测试问题。
参考文献
[1] SC/T 8145-2011 渔业船舶自动识别系统B类船载设备技术 要求[S].
[2] GB/T 20068-2006 船舶自动识别系统(AIS)技术要求[S].
[3] Bruce Eckel,Chuck Allison.C++编程思想[M].刘宗田,袁 兆山,潘秋菱,等,译.北京:机械工业出版社,2000:10-20.
[4] 李现勇.Visual C++串口通信技术与工程实践[M].北京:人民 邮电出版社,2002:60-80.
[5] 龚建伟.Visual C++/Turbo C 串口通信编程实践[M].北京: 电子工业出版社,2004:5-75.
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