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        基于Visual C#的AIS模擬器設(shè)計與訓(xùn)練研究

        2014-01-01 00:00:00吳澤亮
        計算機光盤軟件與應(yīng)用 2014年4期

        摘 要:本文作者討論基于Visual C#開發(fā)AIS模擬器,利用C# .NET類庫可以輕松開發(fā)模擬器,使實驗室建設(shè)費用降低,采用AIS模擬器不僅可以像真機一樣提供信息,也避免了影響正常航行的船舶,學(xué)生實訓(xùn)效果提高很大。

        關(guān)鍵詞:Visual C#;AIS;航海;模擬器開發(fā);教學(xué)改革

        中圖分類號:TP391.9

        AIS訓(xùn)練是《航海儀器正確使用評估》其中一項,是學(xué)生訓(xùn)練的重點。結(jié)合本校的實際情況,真機數(shù)量不多的情況下,學(xué)生不能及時有效的訓(xùn)練,而且信息發(fā)送不當(dāng)操作可能對AIS網(wǎng)絡(luò)中的在航船舶和管理部門帶來安全隱患。而采用AIS模擬器不僅可以像真機一樣提供信息,也避免了影響正常航行的船舶。因此設(shè)計AIS模擬器是非常具有實際意義。

        為了滿足AIS教學(xué)訓(xùn)練的需要,本文設(shè)計了一種基于Visual C#的AIS模擬器。該套模擬器是根據(jù)FURUNO FA-150型AIS真機設(shè)備進(jìn)行仿真設(shè)計開發(fā),實現(xiàn)自動廣播和接收船舶靜態(tài)信息、動態(tài)信息、航次信息和安全信息,實現(xiàn)船舶識別、監(jiān)視和通信的功能。

        1 系統(tǒng)設(shè)計

        1.1 系統(tǒng)框架設(shè)計

        FURUNO FA-150型AIS模擬器設(shè)計,從工作原理、界面到實現(xiàn)功能盡量與真機設(shè)備相符,并通過局域網(wǎng)與服務(wù)器數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交換數(shù)據(jù),實現(xiàn)AIS模擬器之間的數(shù)據(jù)通信。系統(tǒng)開發(fā)工具Visual C# 2010;系統(tǒng)運行環(huán)境Windows 7專業(yè)版+NET 4.0。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1:

        1.2 程序開發(fā)

        (1)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

        數(shù)據(jù)庫用來保存每條船舶的靜態(tài)信息、動態(tài)信息、航次貨物信息、安全相關(guān)短息,留待查詢和其他船舶進(jìn)行交換數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)種類較多,數(shù)據(jù)量較大,而且對于數(shù)據(jù)回放所要求的速度要快,占用系統(tǒng)資源較多。我們采用數(shù)據(jù)庫保存,以節(jié)省系統(tǒng)資源,提高訪問速度。本系統(tǒng)采用SQL server 2008數(shù)據(jù)庫,利用ADO技術(shù)訪問數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)庫中設(shè)計幾張表用來保存數(shù)據(jù):

        Tb_ShipInfo保存船舶數(shù)據(jù),鍵為MMSI

        Tb_SafetyMSG保存安全相關(guān)短消息,鍵為序號

        (2)通信環(huán)境設(shè)計

        AIS模擬器設(shè)備需要持續(xù)在網(wǎng)絡(luò)播發(fā)和接收本船及他船的靜態(tài)信息、動態(tài)信息、航次相關(guān)信息,而且在必要時播發(fā)接收安全信息,因此,該系統(tǒng)中利用計算機網(wǎng)絡(luò)通信模擬AIS無線網(wǎng)絡(luò)通信。

        (3)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義

        AIS通信時,需要對各類型AIS報文進(jìn)行解析、顯示。根據(jù)IEC-61162-100(AIS數(shù)字接口的特別要求)和ITU-RM.1371-1(AIS系統(tǒng)特性的推薦標(biāo)準(zhǔn)),定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),舉例如下:

        靜態(tài)數(shù)據(jù)定義:

        public class staticData

        {

        Public unsigned char messageID{get;set;};

        Public unsigned char repeatIndicator{get;set;};

        Public unsigned int MMSI{get;set;};

        Public unsigned char shipName{get;set;};

        ……

        }

        與此類似,本系統(tǒng)還對動態(tài)數(shù)據(jù)的船位、航向、航速、ROT等數(shù)據(jù)進(jìn)行定義;教師可以通過教師機發(fā)送岸臺的航行警告、天氣預(yù)報等電文。在古野FA-150型AIS模擬器系統(tǒng)開發(fā)中借助對各模塊中的參數(shù)進(jìn)行賦值與服務(wù)器進(jìn)行交換數(shù)據(jù),顯示到每個學(xué)生端,進(jìn)而真實的模擬AIS船對船之間的識別和通信。

        (4)AIS模擬器操作界面設(shè)計

        界面設(shè)計如圖所示與FA-150型AIS真機一致。左邊通過C#繪圖進(jìn)行設(shè)計,模擬AIS設(shè)備的顯示屏;右邊為10個按鈕,所有操作通過鼠標(biāo)完成。

        圖2 FA-150型AIS模擬器界面

        通過按鈕,模擬器能夠完整地完成真機設(shè)備的全部功能,包括船到船交互通信、識別、短消息的發(fā)送和各個菜單,其菜單層級達(dá)到5級。

        每個按鈕都是通過事件監(jiān)聽來設(shè)計實現(xiàn)功能,每一個按鈕之間相互聯(lián)系,而且又相互獨立。

        2 AIS模擬器在實際教學(xué)中的應(yīng)用

        我們院校這幾年發(fā)展迅速,招生規(guī)模不斷擴大,造成航海儀器設(shè)備的配備數(shù)量嚴(yán)重不足。大多數(shù)航海高職院校從過去的一個自然班一個實訓(xùn)室的教學(xué)資源配置,變成了兩個甚至三個以上的自然班合用一個實訓(xùn)室,并且課堂授課時合班課的學(xué)生數(shù)達(dá)100名以上,這給操作性較強的航海儀器課程的正常教學(xué)帶來了很大弊端。我校的實訓(xùn)課都是分組進(jìn)行的,AIS實訓(xùn)課,由于AIS操作界面比較小,每次只能10人-12人一組,這樣一個合班課就要分成10組左右,同樣的內(nèi)容老師要重復(fù)講解10次左右,且每節(jié)課教師操作演示講解要花去半節(jié)課的時間,所以一節(jié)課下來由學(xué)生自己動手去實操的時間很少,學(xué)生操作時爭搶現(xiàn)象時有發(fā)生,導(dǎo)致儀器設(shè)備使用壽命受到較大影響。當(dāng)前我校配備的AIS真機是古野FA-150、共有數(shù)量4臺,由于學(xué)生多,時間少,常出現(xiàn)有些學(xué)生還沒碰到AIS設(shè)備就下課了,所以實訓(xùn)課的教學(xué)效果很不理想。

        通過開發(fā)AIS模擬器,教師可以在投影機上進(jìn)行講解,學(xué)生邊聽邊練,大大提高教學(xué)效果,也避免學(xué)生爭搶設(shè)備,造成設(shè)備無謂的損壞,因此開發(fā)模擬器是非常必要的。隨著航海新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,航海儀器設(shè)備的更替非??欤岣邔W(xué)生對實際船舶航海儀器設(shè)備的操作能力是航海儀器課程教學(xué)改革的目的。為此,教學(xué)改革必須注重學(xué)生的技能培養(yǎng),只有把航海儀器設(shè)備的最新發(fā)展動態(tài)和教學(xué)結(jié)合起來,不斷研究、改進(jìn)教學(xué)方法,才能在航海儀器教學(xué)和改革各方面取得更好的成效。

        參考文獻(xiàn):

        [1]陳林春.“航海儀器”課程教學(xué)改革探討[J].浙江國際海運職業(yè)學(xué)院學(xué)報,2009(09).

        [2]李軍.基于COM的AIS模擬器設(shè)計與實船借鑒應(yīng)用研究[J].航海技術(shù),2010(01).

        作者單位:天津海運職業(yè)學(xué)院,天津 300350

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