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“AIS系统与应用”课程实验教学平台设计

TIME:2015-10-10 FROM:www.cntg.org.cn AUTHOR:中国学术杂志网 CLICKS:
  摘要:船舶自动识别系统AIS设备价格昂贵,在进行AIS通信实验之前还要架设VHF天线和GPS天线,对实验室的场地有要求。本教学改革课题研究开发AIS实验教学平台,学生可以更好地掌握AIS理论课程的原理与方法,节省实验室成本。
  关键词:AIS(自动识别系统);教学改革;实验平台
  
  1.课题研究背景
  在我校《AIS系统与应用》课程教学实验中使用船舶自动识别系统AIS设备,价格昂贵,目前实验室只有两台AIS设备,不能满足所有学生都能完整地进行实际操作设备的需求。本教改课题研究开发AIS实验教学平台,在实验教学中可代替或辅助真实的AIS设备,不仅可以提供模拟的AIS船舶信息显示界面,还可以连接真实AIS设备提取AIS动静态数据作为后台数据资源库,而且模拟真实设备目前尚难以实现的功能(因为实际设备需要有一定的海上船舶通信的环境,有些功能在实验室不能实现)。不仅让学生在有限的实验教学环境了解AIS在船舶交通管理、航标管理、助航服务等领域的实际功能,而且可以通过该平台提供的实验模块自主开发设计实现AIS的信息编、解码分析与显示处理等实验,学生通过该平台进行实践操作,可以更好地掌握AIS理论课程的原理与方法。另外此实验平台也可为电信专业本科生的电子工程课程设计和本科毕业设计提供不需安装实际设备的简便、低成本的AIS实验平台。本实验平台大大节省购置相关AIS设备成本,减轻实验教师的工作量。
  
  2.课题研究主要内容
  本实验平台的组成如图1所示,其中发送电文模块实现AIS电文的模拟发送,并通过串口通信发送给接收电文模块;接收电文模块实现AIS语句的解码,解码为具体AIS动静态信息,将动静态信息存入数据库中;数据库模块实现对信息的存储;电子海图显示模块实现从数据库中提取AIS具体动静态信息并显示于电子海图中;信道监控模块实现对AIS信道时隙占用情况的监控;AIS编解码训练模块是在学生学习相关AIS电文编解码理论课程之后,学生通该模块对于AIS信息编解码的过程进行自主练习和实验考核。

  3.实现方案
  本实验平台基于VC++语言、SOL数据库及window 7操作系统进行设计[1]。包括三大部分,首先是AIS数据源模拟器,另一部分是AIS船舶信息显示,最后一部分是AIS电文分析与解码模块。
  (1)AIS数据源模拟器部分
  AIS数据源模拟器设计基于AIS国际标准RM.1371,可以模拟各种AIS船舶电文消息。基于AIS各类消息电文参数,实现了动态信息和静态信息以及AIS设备发送的安全相关短电文信息的封装与发送[2],作为AIS课程实验平台的数据源,操作简便,电文种类可以通过设置进行改变,可以大大节省使用真实AIS设备的成本。
  (2)AIS信息显示
  此部分实现的功能为:可以接收来自AIS数据源的电文,也可以接收真实AIS设备的电文进行解码,显示解码详细信息;对接收到的船舶动静态信息存储到数据库,显示选中AIS船舶的动静态信息和航行相关信息以及AIS信道的时隙实时占用情况[3] [4]。学生通过该模块的实际操作可加强对AIS设备原理及功能的掌握。
  (3)AIS编解码训练模块
  编解码训练模块可以培养学生巩固与自学AIS动静态语句的编解码、加强对AIS动静态语句与AIS动静态信息的相互转化的强化练习,加上模块自有的相关资料的查看使学生可以对AIS动静态编解码有更加系统深入的了解,同时也极大地增加自主学习性。有限时考试模式与不限时自主练习模式两种;在编解码状态下均有成绩的判断、结果与答案的显示功能;内置方便答题的答题格式要求,并提供相关资料详解模块。模块内置时间控制考试模式,使学生可对自己的知识掌握程度进行一个客观评判。内置庞大的题库可以让学生重复练习。
  
  4.结语
  本教改课题设计的AIS实验平台,已经在实验室进行了部分试运行,收到的教学效果良好。对于实验教师而言教学任务减轻,可以有更多的时间研究教学改革方法;对于学生而言实验平台可以让他们更加直观地了解AIS系统工作过程,培养了学生对于AIS系统学习的兴趣,增加了学生的自学能力。本教改实验平台实现了理论与实践相结合,今后在学生进行实验的过程中将继续完善和改进。
  
  参考文献
  【1】连依萍. 基于VC++的串口通信编程方法的研究[J]. 硅谷,2013,14:56-57.
  【2】莫红飞,张勇. AIS数据解码分析[J]. 计算机光盘软件与应用,2012,06:60-61.
  【3】谢伟东,郑佳春,张杏谷等. AIS基站通信时隙的在线监测与评估[J]. 航海技术,2012,06:33 -36.
  【4】伍逸.C#二维三维图形绘制工程实例宝典[M].北京:电子工业出版社,2010:34-36,40-44,69-76.
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