什么是AIS模拟器？
AIS（自动识别系统）模拟器是一种软件工具，能够生成模拟的AIS数据报文，用于测试AIS接收设备、船舶交通管理系统或相关的海事应用程序。通过AIS模拟器，用户可以创建虚拟船舶，设置它们的航行参数，并观察这些虚拟船舶在电子海图上的动态表现。
主流AIS模拟器工具
AIS-SDK Simulator
•功能强大的商业级AIS模拟解决方案
•支持所有类型的AIS报文（A、B、静态、动态数据等）
•可模拟大量船舶同时运行
•提供API接口便于集成到测试系统中
OpenCPN with AIS模拟插件
•开源电子海图系统，带有AIS模拟功能
•适合小型测试和教学用途
•界面直观，易于上手
gAISsim
•开源AIS模拟器，基于Python开发
•可自定义船舶行为和航线
•适合开发者和研究人员使用
生成自定义AIS报文数据的步骤
步骤1：安装和配置AIS模拟器
以gAISsim为例：
克隆仓库：git clone https://github.com/username/gAISsim.git
进入目录：cd gAISsim
安装依赖：pip install-r requirements.txt
步骤2：创建船舶配置文件
创建一个YAML或JSON格式的配置文件，定义虚拟船舶的参数：
示例配置文件内容：
vessels:
•mmsi:123456789
name:"MV OCEAN EXPLORER"
type:70#货船
length:150
width:25
draught:8.5
navigation_status:0#航行中
course:45.5
speed:12.5
latitude:49.2827
longitude:-123.1207
步骤3：生成AIS报文
使用模拟器生成符合ITU-R M.1371标准的AIS报文：
Python代码示例：
import pyais
from gAISsim import AISMessageGenerator
初始化生成器
generator=AISMessageGenerator()
生成位置报告报文（AIS消息类型1）
position_report=generator.create_position_report(
mmsi=123456789,
lat=49.2827,
lon=-123.1207,
cog=45.5,#航向
sog=12.5,#速度
nav_status=0
)
生成静态数据报文（AIS消息类型5）
static_data=generator.create_static_data(
mmsi=123456789,
ship_name="MV OCEAN EXPLORER",
ship_type=70,
dimension_to_bow=150,
dimension_to_stern=0,
dimension_to_port=25,
dimension_to_starboard=0
)
步骤4：编码和发送AIS报文
将生成的AIS数据编码并发送到指定的IP和端口：
Python代码示例：
import socket
import time
编码AIS报文
encoded_position=pyais.encode(position_report).encode('utf-8')
encoded_static=pyais.encode(static_data).encode('utf-8')
设置目标地址（AIS接收软件通常监听10110端口）
UDP_IP="127.0.0.1"
UDP_PORT=10110
创建UDP socket
sock=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
发送报文
sock.sendto(encoded_position,(UDP_IP,UDP_PORT))
time.sleep(1)#等待1秒
sock.sendto(encoded_static,(UDP_IP,UDP_PORT))
高级应用：模拟多艘船舶的复杂场景
创建航线规划
Python代码示例：
import numpy as np
def generate_route(start_lat,start_lon,end_lat,end_lon,num_points=10):
"""生成两点间的航线点"""
lats=np.linspace(start_lat,end_lat,num_points)
lons=np.linspace(start_lon,end_lon,num_points)
return list(zip(lats,lons))
为多艘船舶创建航线
vessel_routes={
123456789:generate_route(49.2827,-123.1207,49.3500,-123.1800),
234567890:generate_route(49.2900,-123.1100,49.3300,-123.2000)
}
实时更新船舶位置
Python代码示例：
import threading
def simulate_vessel_movement(mmsi,route,interval=5):
"""模拟船舶沿航线移动"""
for i,(lat,lon)in enumerate(route):
#计算速度和航向（如果是最后一个点，速度为0）
if i<len(route)-1:
next_lat,next_lon=route[i+1]
#简化的航向和速度计算（实际应用中应使用更精确的算法）
cog=calculate_bearing(lat,lon,next_lat,next_lon)
sog=10.0#固定速度，实际可根据需要调整
else:
cog=0
sog=0#到达目的地，停船
#更新位置报告
position_report=generator.create_position_report(
mmsi=mmsi,lat=lat,lon=lon,cog=cog,sog=sog
)
#发送报文
encoded_msg=pyais.encode(position_report).encode('utf-8')
sock.sendto(encoded_msg,(UDP_IP,UDP_PORT))
#等待指定间隔
time.sleep(interval)
为每艘船舶启动一个线程进行模拟
threads=[]
for mmsi,route in vessel_routes.items():
thread=threading.Thread(target=simulate_vessel_movement,args=(mmsi,route))
thread.start()
threads.append(thread)
等待所有线程完成
for thread in threads:
thread.join()
实际应用场景
1.系统测试和验证
•测试AIS接收设备的性能
•验证船舶交通管理系统的处理能力
•评估AIS数据展示软件的准确性
2.培训和教学
•海事院校用于教学演示
•船员培训中的情景模拟
•应急响应演练
3.研发和演示
•AIS相关算法开发
•新产品演示和展示
•科研项目数据模拟
注意事项
1.合法性：确保仅在封闭测试环境中使用AIS模拟器，避免干扰真实的AIS通信
2.数据准确性：生成的AIS数据应尽可能符合实际情况，包括合理的船舶参数和行为
3.性能考虑：模拟大量船舶时需注意系统资源消耗
4.协议兼容性：确保生成的AIS报文符合国际标准，能被标准AIS解析器正确解读
AIS模拟器是海事技术开发和测试中的重要工具。通过合理配置和使用AIS模拟器，可以高效地生成符合实际应用场景的自定义AIS报文数据，大大促进了AIS相关技术的发展和系统测试的效率。随着海事数字化的发展，AIS模拟技术将在智能航运、港口自动化等领域发挥越来越重要的作用。