船舶自動駕駛系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建分析

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用，而伴隨著計算機系統(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，想要實現(xiàn)對于數(shù)據(jù)信息的高效處理，需要建立起相應的數(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)建進行了分析，希望能夠為船舶自動駕駛系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行提供良好支撐。

關鍵詞 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)的正常運轉(zhuǎn)，需要有可靠的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)負責端口數(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)，每一個設備都有著各自對應的控制端，可以對部分全局數(shù)據(jù)進行操作，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)的核心是導航系統(tǒng)，可以借助計算機網(wǎng)絡實現(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)的運行效果，在系統(tǒng)中設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、風力監(jiān)控傳感器等，這些傳感器在實現(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)等都屬于導航系統(tǒng)中的設備，借助數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以及相應的數(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行實時顯示，同時也能夠依照相應的傳感變量，完成設備參數(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)設計

在對船舶自動駕駛系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)進行設計時，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，適當增加自動舵調(diào)節(jié)算法以及相應的通信，做好數(shù)據(jù)庫收發(fā)數(shù)據(jù)的監(jiān)控管理工作，實現(xiàn)對于舵角的自動調(diào)節(jié);二是PID節(jié)點監(jiān)控程序的設置，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)運行的穩(wěn)定性產(chǎn)生直接影響，必須得到足夠的重視，設置相應的監(jiān)控子數(shù)據(jù)庫服務;三是狀態(tài)估計單元能夠?qū)崿F(xiàn)相應的信息交流以及人機交互功能，使得船員可以借助儀表數(shù)據(jù)，實時掌握自動駕駛系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對其中可能存在的問題進行處理。

2.2 數(shù)據(jù)庫E-R設計

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)絡中設置有對應的數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)管理算法，物理層面處于獨立狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫可以借助相應的中心處理器實現(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)庫有著良好的擴展性，伴隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，很多設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)一進行處理，對存在的問題進行解決。

數(shù)據(jù)庫概念收集一般都會采用E-R圖表示，其能夠從用戶的實際需求出發(fā)，依照數(shù)據(jù)字典目錄以及相應的邏輯豫劇，將各種數(shù)據(jù)關系轉(zhuǎn)化為邏輯關系。在分布式數(shù)據(jù)庫E-R設計環(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)類型的屬性進行標記，找出存在的邏輯關系，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)中的實物網(wǎng)絡抽象成基于數(shù)據(jù)庫的組織架構(gòu)。

2.3 數(shù)據(jù)庫接口設計

對于分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)讀寫功能非常關鍵，而接口是實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換機傳輸?shù)暮诵哪K，在針對自動駕駛系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫接口進行設計時，需要在所有子數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，采用統(tǒng)一標準的訪問協(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)庫接口設計中，數(shù)據(jù)主要是借助通用型的BUS實現(xiàn)傳輸，每一個設備前端都設置有統(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)絡進行傳輸，物理上則需要做到分布獨立，這樣即便是出現(xiàn)個別驅(qū)動故障或者設備模塊故障，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，這也是其基礎功能所在。船舶自動駕駛系統(tǒng)在運行中，會產(chǎn)生大量的實時數(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，接口需要與設備直接連接，實現(xiàn)與多種設備接口的順利連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速交換，而考慮設備及數(shù)據(jù)類型眾多，想要在硬件條件固定的情況下達成上述目標，可以借助相應的編程算法來完成接口控制類型的轉(zhuǎn)換工作，確保其能夠同時實現(xiàn)與多種類型設備間的信息交換。例如，可以選擇MSSQL大型關系數(shù)據(jù)庫，其本身能夠?qū)崿F(xiàn)對于大量接口的實時監(jiān)控，同時具備負載均衡、系統(tǒng)監(jiān)控等功能，有著良好的兼容性，能夠與導航設備和自動舵設備兼容，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 軟件實現(xiàn)

數(shù)據(jù)庫管理平臺的軟件設計應該以管理模塊為中心，設置數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)輸入模塊等，實現(xiàn)對于數(shù)據(jù)信息的實時查詢和處理。

3結(jié)束語

總而言之，伴隨著科學技術的快速發(fā)展，自動駕駛系統(tǒng)得到了越發(fā)廣泛的應用，對于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能提出了更高的要求，技術人員應該重視起來，從船舶自動駕駛系統(tǒng)的運行需求出發(fā)，做好數(shù)據(jù)庫的設計構(gòu)建，推動自動駕駛系統(tǒng)的有效運用和長遠發(fā)展。

參考文獻

[1] 周文偉，朱龍，趙云偉，等.機車自動駕駛系統(tǒng)人機交互設計與應用[J].機車電傳動，2020（1）：53-57，64.

[2] 楊鵬，姚成，李曉偉，等.基于純電動城市客車平臺的自動駕駛系統(tǒng)研究[J].客車技術與研究，2019，41（6）：1-4.

[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].艦船科學技術，2017，39（7x）：46-48.