5. Лабораторная работа № 1 Локальная система мониторинга на базе аис si-30.

Цель работы: получение практических навыков создания систем мониторинга на базе АИС.

Описание работы стенда.

Структурная схема лабораторной установки приведена на рис. 6.

Рис.6. Лабораторный стенд

Компьютер береговой станции мониторинга управляет работой АИС центра:

– инициирует передачу АИС запросного сообщения №15;

– считывает из береговой АИС присланные судовой АИС ответные сообщения №3 и №5.

Компьютер формирует запросное сообщение для АИС AIR, приняв которое береговая АИС начинает передачу в эфир сообщения №15. АИС передает сообщение №15 в интервале, не превышающем 4с, с момента поступления на ее вход запросного сообщения AIR с компьютера. Судовая станция при получении запросного сообщения №15, отвечает в течении 4с.

Для формирования запроса и получения ответных сообщений используется специальная программа, рабочее окно которой представлено на рис. 7.

1

2

3

4

Рис. 7. Рабочее окно программы

В поле (1) выводятся все текстовые сообщения, принятые от АИС. Нужные сообщения выделяются с помощью программного фильтра и отображаются в поле 2. Условия приема информации задаются в настройках фильтра в строке 3. Полученная от АИС информация, удовлетворяющая условиям, заданным в настройках фильтра, отображается в поле 2. Настройки фильтра позволяют принимать команды сообщения №3 и №5 (выбираются кнопкой «Прием команд»). Имеется возможность настроить фильтр на прием текста. Для этого в стоке 3 вводится шаблон текста и нажимается кнопка «Включить».

В нижней части окна расположена область «Передача данных». В строках 4 вводятся команды для передачи в АИС. Команды для передачи в NMEA формате вводятся в соответствующие строки без первого символа $ и без контрольной суммы. Контрольная сумма вычисляется автоматически при нажатии кнопки «+ Конт. сум». После нажатия кнопки «+ Конт. сум» команда в строке будет автоматически скорректирована (добавится начальный символ $ и контрольная сумма в конце строки *FF). Для передачи сформированной команды в АИС необходимо нажать соответствующую кнопку «Передать».

В нижней части окна расположены кнопки режимов работы программы. Нажатие кнопки «Остановка приема» приостанавливает прием сообщений от АИС и их отображение на экране. Кнопка «ОЧИСТИТЬ» удаляет все сообщения из полей 1 и 2. При нажатии кнопки «Запись» происходит запись информации из поля 2 в текстовый файл. Кнопка «ВЫХОД» служит для завершения работы программы.

Запросное сообщение АIR имеет следующий формат:

Номер MMSI первой запрашиваемой АИС

Номер запрашиваемого сообщения от первой АИС

Резервное поле

$AIAIR , xxxxxxxxx , x.x , x , x.x , x , xxxxxxxxx , x.x , x* hh…

Номер второго запрашиваемого

сообщения от первой АИС

Резервное поле

Номер MMSI второй запрашиваемой АИС

Номер запрашиваемого сообщения от второй АИС

Резервное поле

Контрольная сумма

… <CR><LF> – конец предложения.

В лабораторной работе:

– производится опрос только одной судовой станции, поэтому поля «Номер MMSI второй запрашиваемой станции», «Номер запрашиваемого сообщения от второй АИС» пустые;

– поля «Резервное поле» пустые;

– номера первого и второго сообщений, запрашиваемых от судовой станции:

– 3 – специальное предложение о местоположении (сообщение №3);

– 5 – статические данные о судне и информация о рейсе (сообщение №5).

В нашем случае запросные предложения AIR имеют следующий вид:

$AIAIR , 273000001 , 3.0 , , , , , , *48; (1.1)

$AIAIR , 273000001 , 5.0 , , , , , , *4Е; (1.2)

$AIAIR , 273000001 , 3.0 , , 5.0 , , , , *А8 (1.3)

В первом предложении от судовой станции с MMSI = 273000001 запрашивается специальное предложение о местоположении (сообщение №3), во втором - статические данные о судне и информация о рейсе (сообщение №5), в третьем – оба сообщения. Контрольная сумма (в конце запросного предложения) подсчитывается компьютером автоматически.

Для сокращения числа бит при передаче информации (по сравнению с 8-битными посылками) производится пакетирование передаваемой информации последовательностью пакетов из 6 бит. Для преобразования используется VDM предложение.

Общее число последовательностей, необходимых для передачи сообщения (1 – 9)

Номер последовательности (0 -9)

Номер последующей последовательности (0-9)

!AIVDM , x , x , x , a , s – s , x * hh <CR><LF>

Канал АИС (А или В)

Сообщение

Число бит дополнения (0 – 5)

Первое поле определяет общее число предложений, необходимых для передачи сообщения, второе поле - номер предложения в данном сообщении (поля не должны быть пустыми). В третьем поле указывается порядковый номер последующих сообщений, состоящих из нескольких предложений. Число бит в предложении должно быть кратным 6 (производится пакетирование передаваемой информации пакетами из 6 бит). Если это не выполняется, добавляется от 1 до 5 бит. Параметр «Число бит дополнения» показывает, сколько бит было дополнено. Если дополнений нет, значение устанавливается в 0 (поле не может быть пустым).

Таким образом, получаемые сообщения №3 и №5 сформированы с использованием 6 битовых пакетов.

Пример принятого сообщения №3 в 6-битной кодировке:

!AIVDM ,1 ,1 , , A,344FV@GPoo39OWPP>hudB?wR0000,0*5F

а б в г

В адресном поле (подчеркнуто) указано, что для передачи сообщения №3 потребовалась 1 последовательность (поле а), состоящая из одного предложения (поле б). Вторая последовательность не нужна (поле в). Передача сообщения проводилась по каналу А R(поле г).

«Расшифровку» остального содержания сообщения необходимо проводить по следующему алгоритму.

1. Составить таблицу 7. В левой части таблицы приведена сквозная нумерация бит в сообщении. В выделенном столбце (▼) записываются символы сообщения №3 (на приведенном примере). Справа от каждого символа необходимо записать соответствующий ему 6-битный двоичный код (из табл. 8).

Таблица 7

Сообщение №3 в 6-битной кодировке
Номера битов									▼		Символы в 6-битной кодировке
1	2	3	4	5	6			3		►		0	0	0	0	1	1
7	8	9	10	11	12			3		►		0	0	0	0	1	1
13	14	15	16	17	18			4		►		0	0	0	1	0	0
19	20	21	22	23	24			F		►		0	1	0	1	1	0
25	26	27	28	29	30			V		►		1	0	0	1	1	0
31	32	33	34	35	36			@		►		0	1	0	0	0	0
37	38	39	40	41	42			G		►		0	1	0	1	1	1
43	44	45	46	47	48			P		►		1	0	0	0	0	0
49	50	51	52	53	54			0		►		0	0	0	0	0	0
55	56	57	58	59	60			0		►		0	0	0	0	0	0
61	62	63	64	65	66					►		...
67	68	69	70	71	72					►			и	т.	д.
73	74	75	76	77	78					►
79	80	81	82	83	84					►
85	86	87	88	89	90					►
…										►

Таблица 8

2. Подготовить для сообщения №3 таблицу 9. В первом столбце указывается количество бит, необходимых для передачи параметра, описание которого приводится во втором столбце. В третью колонку таблицы 9 из таблицы №7 переносятся битовые комбинации (длина определяется значениями из колонки 1 табл. 9), соответствующие параметрам, указанным в колонке 2.

3. Перевести двоичный код из 3 колонки таблицы 9 в десятичные цифры и записать в колонке 4 (значения полученных данных приведены в табл. 4).

4. Записать «расшифрованное» сообщение №3.

Таблица 9

Биты сообщения №3	Название параметра сообщения №3	Кодовая комбинация	Параметр сообщения №3
1 - 6	Идентификатор сообщения	000011	3
7 - 8	Индикатор повторной передачи	00	0 по умолчанию
9 – 38	Номер MMSI судна	01 0000 0100 0101 1010 0110 0100 0001	273 000 001
39 - 42	Навигационный статус	0111	7 - траление рыбы (см. табл.4)
43 - 50	Угловая скорость поворота (4,733* SQRT(скорость поворота по датчику))	1000 0000	128 -Данные отсутствуют
51 - 60	Скорость относительно грунта в 1/10 узла
61	Точность определения местоположения (1 – диф.режим, погрешность <10 м; 0 – низкая, погрешность >10 м)
62 - 89	Долгота в 1/10 000 мин
90 - 116	Широта в 1/10 000 мин
117 - 128	Путевой угол в 1/10 град
129 - 137	Истинный курс в град	1 1111 1111	511 (нет данных)
138 - 143	Время передачи после последней минуты
144 - 147	Резерв	0000	0 (не используется)
148	Резерв	0	0 (не используется)
149	Флаг RAIM (контроль цельности созвездия спутников)	0	0 (не используется)
150 - 168	Коммуникационный статус: 00 – синхронизация по GPS; 101 – 5 кадров для выбора нового слота; часы (5знаков) : минуты (7 знаков) UTC; 00	00 101 01111 001000100	15:17 UTC

«Расшифровку» содержания сообщения №5 необходимо проводить по следующему алгоритму.

1. Составить таблицу 7. В левой части таблицы приведена сквозная нумерация бит в сообщении. В выделенном столбце (▼) записываются символы сообщения №5. Справа от каждого символа необходимо записать соответствующий ему 6-битный двоичный код (из табл. 8).

2. Подготовить для сообщения №5 таблицу 10. В первом столбце указывается количество бит, необходимых для передачи параметра, описание которого приводится во втором столбце. В третью колонку таблицы 10 из таблицы 7 переносятся битовые комбинации (длина определяется значениями из колонки 1 табл. 10), соответствующие параметрам, указанным в колонке 2.

3. Перевести двоичный код из 3 колонки таблицы 10 в десятичные цифры и записать в колонке 4 (значения полученных данных приведены в табл. 5 и 6).

Внимание!!! Для расшифровки текстовых сообщений (позывной, название судна, место назначения) следует использовать 6-битный ASCII код из таблицы 11.

4. Записать «расшифрованное» сообщение №5.

Таблица 10

Биты сообщения №5	Название параметра сообщения №5	Кодовая комбинация	Параметр сообщения №5
1-6	Идентификатор сообщения	000101	5
7-8	Индикатор повторной передачи
9-38	Идентификатор станции
39-40	Индикатор класса станции АИС	0	Судовая АИС
41-70	ИМО номер судна
71-112	Позывной
113-232	Название судна
233-240	Тип судна и вид груза
241-270	Размеры судна и расположение антенны датчика местоположения
271-274	Тип датчика местоположения
275-294	Ожидаемые время и дата прибытия (ЕТА)
295-302	Максимальная действительная осадка
303-422	Место назначения
423	Терминал данных
424	Резерв	0	Не используется
424	Всего 420-426?????

Таблица 11

Задание.

1. Запросить у судовой станции с известным номером MMSI статические и динамические данные (сообщение №3).

2. Расшифровать сообщение №3.

3. Запросить у судовой станции с известным номером MMSI статические и динамические данные (сообщение №5).

4. Расшифровать сообщение №5.