基于海上通信的船舶用无线网络分布式调度系统的制作方法

1.本发明属于无线网络调度技术领域，特别是涉及基于海上通信的船舶用无线网络分布式调度系统。


背景技术：

2.当具有动态连通性需求时，无线网络往往是优选的。无线网络采用使用无线电、微波、红外、光等频带中的电磁波的处于非制导传播模式的无形物理介质。在与固定的有线网络相比较时，无线网络有利地促成用户移动性和快速的现场部署。
3.然而，多个设备可存在于同一区域内。多个设备的普遍存在可导致干扰、网络不稳定等，如中国专利cn107819499a提供一种无线网络中的调度方法、装置和网络设备，该方法包括：接收来自多个用户设备的预编码矩阵索引和信道质量标识；基于所述预编码矩阵索引在预存的映射表中查询，所述映射表中包含多个推荐的预编码矩阵索引组，通过所述查询，获得每个所述用户设备的一个推荐的配对设备集合；基于接收到的信道质量标识，从每个用户设备的推荐的配对设备集合中为其选定配对设备，形成多个配对。还如中国专利cn101335971 b提供一种基于中继站的多跳无线网络的资源调度方法，采用不同的划分策略对各中继站进行划分，将各中继站分入可以占用共同资源的不同的独立集中，判断、比较各划分策略下的总的资源需求，以获得优化的资源复用调度划分策略。
4.将这些技术用于用海上通信，也将会去取得很好的效果，截止2012年3月，我国渔船总数达到106万艘，约占世界总数的1/4，虽然我国是世界上渔船数量最多的国家，但我国渔业装备还比较落后，通过接入网关的调度，实现船舶数据信息的实时通信，提高数据的交换、共享能力，提升现场作业人员的安全，提升现场执法效率和监管水平，也是急不可待的，因此，本发明提供基于海上通信的船舶用无线网络分布式调度系统。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供基于海上通信的船舶用无线网络分布式调度系统，通过对船舶的航行路径结合观测站通信关系的分析，预测船舶的路径，进而为船舶提供及时有效的通信站点，解决了现有的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
7.本发明为基于海上通信的船舶用无线网络分布式调度系统，包括：
8.对象搜集单元用于获取海上所有观测站、所有的船舶对应的网络终端；对象搜集单元，是搜集海上所有的无线网络的网络终端，即船舶上对应的网络终端，本技术中还包括若干个路由器，每一观测站对应一个路由器，路由器分布在海上，观测站均以已经设置好，之后船舶与这些路由器连接，对象搜集单元就是自动搜集船舶与这些路由器连接的信息，包括连接的路由器的编码、开始连接的时间，所有连接在同一个路由器上的船舶也可以归类，并自动记录船舶曾经连接过的路由器，每个路由器有位置标识。
9.进一步地，所述智能绑定单元进行观测站、网络终端的关联绑定的方式为：任选一
船舶，获取船舶对应的网络终端；获取网络终端在船舶的一次航行中连接的所有观测站，所有的观测站依次排列组成一个观测链；将每一网络终端对应的多条观测链中相同的观测站标记为高频站。
10.对象搜集单元用于将搜集的内容传输至智能绑定单元，智能绑定单元根据船舶航行中连接的观测站进行观测站、网络终端的关联绑定，获取观测链，并对观测链进行容错分析，获取主观测链；所述观测链包括时序观测链、位序观测链；根据这些信息将船舶和路由器(观测站)做绑定，绘制出轨迹之后，对船舶位置预测，通过位置标识能够得到轨迹；轨迹自生成单元根据观测链对船舶的轨迹进行预测；标的实测单元用于根据观测链获取船舶的位置，并结合预测轨迹进行调度。
11.本发明具有以下有益效果：
12.本发明通过搜集海上所有的无线网络的网络终端，即船舶上对应的网络终端，自动获取船舶与这些路由器连接的信息，包括连接的路由器的编码、开始连接的时间，所有连接在同一个路由器上的船舶也可以归类，并自动记录船舶曾经连接过的路由器，每个路由器有位置标识，根据这些信息及时的对船舶的路径进行预测，进而为船舶提供稳定的无线网络服务。
13.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本发明基于海上通信的船舶用无线网络分布式调度系统的示意图。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
17.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“下一个”、“方向”、“时间顺序”、“距离”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
18.请参阅图1所示，本发明为基于海上通信的船舶用无线网络分布式调度系统，包括：对象搜集单元用于获取海上所有观测站、所有的船舶对应的网络终端；对象搜集单元，是搜集海上所有的无线网络的网络终端，即船舶上对应的网络终端，本技术中还包括若干个路由器，每一观测站对应一个路由器，路由器分布在海上，观测站均以已经设置好，之后船舶与这些路由器连接，对象搜集单元就是自动搜集船舶与这些路由器连接的信息，包括连接的路由器的编码、开始连接的时间，所有连接在同一个路由器上的船舶也可以归类，并
自动记录船舶曾经连接过的路由器，每个路由器有位置标识；通过位置标识的设置，便于路径的分析及后续处理。
19.对象搜集单元用于将搜集的内容传输至智能绑定单元，智能绑定单元根据船舶航行中连接的观测站进行观测站、网络终端的关联绑定，获取观测链，并对观测链进行容错分析，获取主观测链；所述观测链包括时序观测链、位序观测链；根据这些信息将船舶和路由器(观测站)做绑定，绘制出轨迹之后，对船舶位置预测，通过位置标识能够得到轨迹；轨迹自生成单元根据观测链对船舶的轨迹进行预测；标的实测单元用于根据观测链获取船舶的位置，并结合预测轨迹进行调度。
20.作为本发明提供的一个实施例，优选的，所述智能绑定单元进行观测站、网络终端的关联绑定的方式为：任选一船舶，获取船舶对应的网络终端；获取网络终端在船舶的一次航行中连接的所有观测站，所有的观测站依次排列组成一个观测链；将每一网络终端对应的多条观测链中相同的观测站标记为高频站；
21.如：对于船舶a，其在一次航行中，依次经过的观测站分别为观测站1、观测站3、观测站6、观测站7、观测站5、观测站8、观测站10；其在另一次航行中，依次经过的观测站分别为观测站1、观测站2、观测站4、观测站5、观测站9、观测站11，则对于船舶a，其对应的两条观测链分别为：
22.观测链l11：观测站1、观测站3、观测站6、观测站7、观测站5、观测站8、观测站10；
23.观测链l12：观测站1、观测站2、观测站4、观测站5、观测站9、观测站11；
24.由于观测站1、观测站5为两条观测链中相同的观测站，则将观测站1、观测站5标记为船舶a的高频站；
25.一次航行指船舶执行一次任务或者手动输入的起点、终点对应的航行过程标记为一次航行；特殊的，若船舶中途需靠岸卸货，那从船舶出发至卸货港口也标记为一次航行，从卸货港口至另一个停靠点标记为一次航行。
26.作为本发明提供的一个实施例，优选的，所述时序观测链由船舶在一次航行中网络终端连接的观测站按时间次序依次排列而成；
27.所述位序观测链由船舶在一次航行中网络终端连接的观测站按位置次序依次排列而成；
28.所述位置次序为：分别获取网络终端连接的观测站与船舶在一次航行中的起点或终点之间的距离，标记为航行距离，根据航行距离的大小次序获取位置次序；
29.如：对于船舶a，其在一次航行中，网络终端分别在10:20分与观测站1通信连接、在10:56分与观测站3通信连接、在11:32分与观测站6通信连接、在11:45分与观测站7通信连接、在12:56分与观测站5通信连接、在15:31分与观测站8通信连接、在17:48分与观测站10通信连接；
30.观测站1与终点观测站10之间的距离为2000海里、观测站3与终点观测站10之间的距离为1750海里、观测站6与终点观测站10之间的距离为2550海里、观测站7与终点观测站10之间的距离为2220海里、观测站5与终点观测站10之间的距离为1105海里、观测站8与终点观测站10之间的距离为500海里、观测站10与终点观测站10之间的距离为0海里，其中，为便于理解，将观测站10作为终点，观测站1作为起点；
31.则时序观测链sla1为观测站1、观测站3、观测站6、观测站7、观测站5、观测站8、观
测站10；
32.则位序观测链wla1为观测站6、观测站7、观测站1、观测站3、观测站5、观测站8、观测站10。
33.作为本发明提供的一个实施例，优选的，所述智能绑定单元进行容错分析时执行以下算法：
34.获取智能绑定单元形成的所有的观测链；
35.获取每一条观测链对应的起点、终点，并将起点、终点均相同的观测链标划分至同一标的链组；
36.任选一标的链组，将标的链组所有的观测链，按照对应的船舶进行分组，划分出若干个航行链组，每一船舶对应一航行链组；
37.任选一航行链组，从航行链组中获取必经率为1的观测站，标记必经站，其余的标记为备用站；
38.将航行链组中必经站占比最大的一条观测链标记为主观测链，其余的标记为容错链；
39.作为本发明提供的一个实施例，优选的，如：对于船舶a，在一次航行中，依次经过的观测站分别为观测站1、观测站3、观测站6、观测站7、观测站5、观测站8、观测站10；对于船舶a，在另一次航行中，依次经过的观测站分别为观测站1、观测站2、观测站4、观测站5、观测站9、观测站10；对于船舶b，在一次航行中，依次经过的观测站分别为观测站1、观测站2、观测站4、观测站5、观测站9、观测站10，对于船舶c，在一次航行中，依次经过的观测站分别为观测站1、观测站2、观测站4、观测站6、观测站7、观测站11，则对于船舶a、b、c，对应的四条观测链分别为：
40.观测链la1：观测站1、观测站3、观测站6、观测站7、观测站5、观测站8、观测站10；
41.观测链la2：观测站1、观测站2、观测站4、观测站5、观测站9、观测站10；
42.观测链lb1：观测站1、观测站2、观测站4、观测站5、观测站9、观测站10；
43.观测链lc1：观测站1、观测站2、观测站4、观测站6、观测站7、观测站11；
44.起点、终点均相同的观测链标划分至同一标的链组，则观测链la1、观测链la2、观测链lb1为同一标的链组；由于观测链la1、观测链la2为同一船舶，则将观测链la1、观测链la2划分在航行链组；
45.从航行链组中获取必经率为1的观测站，标记必经站，其余的标记为备用站；则观测链la1、观测链la2中的必经站为观测站1、观测站5；观测链la1、观测链la2中分别包含7、6个观测站，则观测链la2中必经站的占比最大，所以观测链la2标记为主观测链，观测链la1标记为容错链。
46.作为本发明提供的一个实施例，优选的，所述必经率的获取方式为：
47.获取同一航行链组中所有的观测链的条数，将条数标记为mt；
48.对于任意一观测站，获取其在同一航行链组中出现的次数，将次数标记为mc；
49.必经率＝mc/mt。
50.作为本发明提供的一个实施例，优选的，若所述主观测链为位序观测链，且必经站占比小于预设值x1时，则在同一航行链组内的容错链中挑选出必经站占比最大的一条观测链标记为主观测链；
51.其中，必经站占比＝bt/zt，bt为主观测链中必经站的总个数，zt为主观测链中观测站的总个数。
52.作为本发明提供的一个实施例，优选的，还包括：暂存单元，所述暂存单元用于存储观测站、网络终端的绑定信息；显示单元，所述显示单元用于对观测站、网络终端的绑定信息进行显示；管理单元，用于预设值的输入及修改。
53.作为本发明提供的一个实施例，优选的，所述轨迹自生成单元根据观测链对船舶的轨迹进行预测的方法为：
54.s1：获取船舶本次航行对应的起点，标记为标的起点；获取船舶当前连接的观测站，标记为当前站；
55.s2：获取船舶本次航行时，与网络终端已经存在通信连接关系的所有观测站，将获取到的观测站依时间顺序依次排列，形成当前航行链；
56.s3：经处理器从暂存单元调取与当前航行链重合度最高的观测链，标记为高频观测链；经处理器从暂存单元获取该船舶对应的航行链组，从航行链组中调取包含当前航行链的主观测链，标记为预期观测链；
57.从高频观测链、预期观测链中搜寻在对应时间顺序上位于当前站下一站的观测站，分别标记为高频站点、预期站点；
58.若高频站点、预期站点为同一个观测站，则预测船舶的航线为：由当前站驶向观测站；
59.否则，获取船舶本次航行对应的终点站，经处理器从暂存单元调取时间顺序上依次包含当前站、终点站的观测链，并从调取的观测链中获取时间顺序上位于当前站下一站的所有观测站，再从获取的观测站中挑选出出现频率最高的观测站作为高频估计站，则预测船舶的航线为：由当前站驶向高频估计站。
60.作为本发明提供的一个实施例，优选的，所述标的实测单元结合预测轨迹进行调度的方法为：
61.获取船舶对应的预测轨迹，通过预测轨迹获取预计与船舶上的网络终端通信连接的下一观测站，标记为即将站点；
62.获取即将站点对应的路由器上通信连接的网络终端数量，标记为实际连接值；
63.获取即将站点对应的路由器的最大连接设备数量，标记为额定连接值，当额定连接值-实际连接值＞0时，则调度即将站点作为即将为船舶提供网络服务的观测站，否则：
64.以船舶当下位置为圆心、以船舶当下位置至即将站点的距离为半径画圆，标记为划定区域；
65.在划定区域内取一扇形，标记为重点区域，扇形的中心线为：船舶当下位置与即将站点的连线；
66.获取重点区域内所有的观测站，标记为备用观测站；
67.获取备用观测站对应的额定连接值、实际连接值，并分别获取备用观测站与船舶当下位置、即将站点之间的距离，分别标记为距离一、距离二；
68.获取备用站点对应的备用值，备用值＝(额定连接值-实际连接值)/(距离一+距离二)；
69.将备用值最大的备用站点作为即将为船舶提供网络服务的观测站；
70.选定即将为船舶提供网络服务的观测站后，对观测站进行心跳分析：
71.每间隔时间t，备用站点分别向即将为船舶提供网络服务的观测站发送心跳包，若为收到心跳回复的次数占发送心跳包总次数的比例大于预设值，则重新从备用观测站中选择备用值最大的备用站点作为即将为船舶提供网络服务的观测站；
72.时间t＝∣t1-t2+1∣，∣a∣表示对a值进行取整；
73.t1＝船舶当下位置与即将站点之间的距离/船舶当下速度；
74.t2＝即将为船舶提供网络服务的观测站与船舶当下位置之间的距离/船舶当下速度。
75.作为本发明提供的一个实施例，优选的，所述标的实测单元还用于获取网络异常信号，如果任意船舶对应的网络异常，无法访问，则调度中心通过无线网络呼叫连接在同一路由器上的其他船舶，若均无回复，则分别获取距离船舶当下位置最近的或备用值最大的观测站作为切换通信站点。
76.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
77.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。