王馨樂

摘 要 自動駕駛系統(tǒng)的本質(zhì)是智能化控制，其在汽車、船舶等方面已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，而伴隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，自動駕駛系統(tǒng)的功能越發(fā)完善，各類控制數(shù)據(jù)也在持續(xù)增長，想要實(shí)現(xiàn)對于數(shù)據(jù)信息的高效處理，需要建立起相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。本文就船舶自動駕駛系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建進(jìn)行了分析，希望能夠?yàn)榇白詣玉{駛系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供良好支撐。

關(guān)鍵詞 船舶;自動駕駛系統(tǒng);數(shù)據(jù)庫

前言

信息化系統(tǒng)飛速發(fā)展背景下，船舶自動化控制系統(tǒng)變得越發(fā)完善，可以實(shí)現(xiàn)無人自動駕駛功能，有效減輕船員壓力的同時，也能夠更好的保障船舶的航行安全。不過，想要確保自動化系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要有可靠的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)負(fù)責(zé)端口數(shù)據(jù)的收發(fā)和存儲工作，現(xiàn)階段，船舶自動駕駛系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用的多數(shù)分布式數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，每一個設(shè)備都有著各自對應(yīng)的控制端，可以對部分全局?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行操作，選出最優(yōu)路徑傳輸給客戶端。

1船舶自動駕駛系統(tǒng)

船舶自動駕駛系統(tǒng)的核心是導(dǎo)航系統(tǒng)，可以借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對于矢量動力系統(tǒng)的有效控制，完成船舶的無人自動駕駛。為了保證自動駕駛系統(tǒng)的運(yùn)行效果，在系統(tǒng)中設(shè)置了多個傳感器控制，比較常見的包括水流速度傳感器、水流方向傳感器、風(fēng)力監(jiān)控傳感器等，這些傳感器在實(shí)現(xiàn)自動駕駛功能方面有著不容忽視的功能[1]。羅經(jīng)儀、AIS系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)等都屬于導(dǎo)航系統(tǒng)中的設(shè)備，借助數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件，能夠在多個平臺中，對航跡以及電子海圖進(jìn)行實(shí)時顯示，同時也能夠依照相應(yīng)的傳感變量，完成設(shè)備參數(shù)的反饋調(diào)節(jié)工作，保證自動駕駛的效果。

2船舶自動駕駛系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

2.1 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在對船舶自動駕駛系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，要求數(shù)據(jù)庫中必須包含幾個PID分類目錄[2]：一是結(jié)合系統(tǒng)需求，適當(dāng)增加自動舵調(diào)節(jié)算法以及相應(yīng)的通信，做好數(shù)據(jù)庫收發(fā)數(shù)據(jù)的監(jiān)控管理工作，實(shí)現(xiàn)對于舵角的自動調(diào)節(jié);二是PID節(jié)點(diǎn)監(jiān)控程序的設(shè)置，對于船舶自動駕駛系統(tǒng)而言，PID是核心所在，其會對系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性產(chǎn)生直接影響，必須得到足夠的重視，設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)控子數(shù)據(jù)庫服務(wù);三是狀態(tài)估計(jì)單元能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的信息交流以及人機(jī)交互功能，使得船員可以借助儀表數(shù)據(jù)，實(shí)時掌握自動駕駛系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，對其中可能存在的問題進(jìn)行處理。

2.2 數(shù)據(jù)庫E-R設(shè)計(jì)

對于船舶自動駕駛系統(tǒng)而言，其數(shù)據(jù)庫采用的一般都是分布式結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置有對應(yīng)的數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)管理算法，物理層面處于獨(dú)立狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫可以借助相應(yīng)的中心處理器實(shí)現(xiàn)邏輯統(tǒng)一，保證了數(shù)據(jù)信息訪問的透明性以及存儲的安全性[3]。分布式數(shù)據(jù)庫有著良好的擴(kuò)展性，伴隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，很多設(shè)備中的接口都會出現(xiàn)不兼容的問題，分布式數(shù)據(jù)庫能夠針對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，然后配合局域特定算法來統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，并將其交給中心處理系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行處理，對存在的問題進(jìn)行解決。

數(shù)據(jù)庫概念收集一般都會采用E-R圖表示，其能夠從用戶的實(shí)際需求出發(fā)，依照數(shù)據(jù)字典目錄以及相應(yīng)的邏輯豫劇，將各種數(shù)據(jù)關(guān)系轉(zhuǎn)化為邏輯關(guān)系。在分布式數(shù)據(jù)庫E-R設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要做好數(shù)據(jù)信息的收集和整理，就每一種數(shù)據(jù)類型的屬性進(jìn)行標(biāo)記，找出存在的邏輯關(guān)系，然后得到E-R圖，通過這樣的方式，能夠?qū)⒋白詣玉{駛系統(tǒng)中的實(shí)物網(wǎng)絡(luò)抽象成基于數(shù)據(jù)庫的組織架構(gòu)。

2.3 數(shù)據(jù)庫接口設(shè)計(jì)

對于分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)讀寫功能非常關(guān)鍵，而接口是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換機(jī)傳輸?shù)暮诵哪K，在針對自動駕駛系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫接口進(jìn)行設(shè)計(jì)時，需要在所有子數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的訪問協(xié)議及控制算法，確保通用數(shù)據(jù)接口能夠具備較強(qiáng)的兼容性，能夠滿足大容量數(shù)據(jù)的傳輸需求。在數(shù)據(jù)庫接口設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)主要是借助通用型的BUS實(shí)現(xiàn)傳輸，每一個設(shè)備前端都設(shè)置有統(tǒng)一驅(qū)動模塊，所有針對DBMS數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)訪問，都需要經(jīng)由中間級網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，物理上則需要做到分布獨(dú)立，這樣即便是出現(xiàn)個別驅(qū)動故障或者設(shè)備模塊故障，也不會對系統(tǒng)整體的邏輯產(chǎn)生很大影響，保證系統(tǒng)可以正常工作。

數(shù)據(jù)接口需要具備兩個顯著功能，一是數(shù)據(jù)處理功能，這也是其基礎(chǔ)功能所在。船舶自動駕駛系統(tǒng)在運(yùn)行中，會產(chǎn)生大量的實(shí)時數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)信息必須經(jīng)過簡單處理才能夠存儲到數(shù)據(jù)庫中，在這種情況下，數(shù)據(jù)接口不僅需要具備基本的數(shù)據(jù)存取功能，還應(yīng)該具備數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)優(yōu)先級排序等功能;二是兼容性，接口需要與設(shè)備直接連接，實(shí)現(xiàn)與多種設(shè)備接口的順利連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速交換，而考慮設(shè)備及數(shù)據(jù)類型眾多，想要在硬件條件固定的情況下達(dá)成上述目標(biāo)，可以借助相應(yīng)的編程算法來完成接口控制類型的轉(zhuǎn)換工作，確保其能夠同時實(shí)現(xiàn)與多種類型設(shè)備間的信息交換。例如，可以選擇MSSQL大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫，其本身能夠?qū)崿F(xiàn)對于大量接口的實(shí)時監(jiān)控，同時具備負(fù)載均衡、系統(tǒng)監(jiān)控等功能，有著良好的兼容性，能夠與導(dǎo)航設(shè)備和自動舵設(shè)備兼容，配合安全的通信協(xié)議，保證了數(shù)據(jù)信息的安全性。

2.4 軟件實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)庫管理平臺的軟件設(shè)計(jì)應(yīng)該以管理模塊為中心，設(shè)置數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)輸入模塊等，實(shí)現(xiàn)對于數(shù)據(jù)信息的實(shí)時查詢和處理。

3結(jié)束語

總而言之，伴隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，自動駕駛系統(tǒng)得到了越發(fā)廣泛的應(yīng)用，對于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能提出了更高的要求，技術(shù)人員應(yīng)該重視起來，從船舶自動駕駛系統(tǒng)的運(yùn)行需求出發(fā)，做好數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)構(gòu)建，推動自動駕駛系統(tǒng)的有效運(yùn)用和長遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[3] 胡潔.基于仿人智能控制的無人船自動駕駛系統(tǒng)的研究[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2017，39（7x）：46-48.