1.一种基于边缘计算的海洋VMS数据传输优化方法,其特征在于该方法包括边缘层和云层以下步骤;
(1)边缘层
船载终端设备和边缘设备设置在渔船上,其中船载终端设备负责实时采集渔船定位信息(包括经纬度、时间、速度和方向等),即当前时刻的观测轨迹点,并将其发送至边缘设备;
边缘设备负责航位跟踪以及接收船载终端设备传输的数据和监控中心发送的卫星通信回执;
具体步骤如下:
步骤a)、边缘设备判断接收到的数据类型,若为卫星通信回执,执行步骤b)的报文重传过程,若为观测轨迹点,则转入执行步骤d);
步骤b)、根据卫星通信回执中监控中心期望接收到的报文序号和边缘层已发送的报文序号进而判断传输失败的报文,然后将这些需要进行重传的报文添加到传输缓冲队列中,最后转入执行步骤g);
步骤c)、判断观测轨迹队列是否为空,如果是,则执行步骤d),否则转入执行步骤e);
步骤d)、基于LDR算法进行轨迹点预测;
步骤e)、判断预测轨迹点和观测轨迹点之间的距离是否大于阈值,如果是,则执行步骤f),否则转入执行步骤g;
步骤f)、将当前观测轨迹点添加到观测轨迹队列中;
步骤g)、判断当前时刻距离上次发送报文的时刻是否大于北斗短报文通信的最小通信间隔,如果是,则执行步骤h),否则转入执行步骤m);
步骤h)、判断传输缓冲队列是否为空,如果是,则执行步骤i),否则转入执行步骤l);
步骤i)、判断观测轨迹队列是否为空,如果是,转入执行步骤m),否则,执行步骤j)步骤j)、基于SQUISH算法对观测轨迹队列中的数据进行压缩,得到压缩后的近似轨迹;
步骤k)、基于上述步骤j)获得的近似轨迹和船载终端设备采集到的速度矢量生成新的报文,并将报文添加到传输缓冲队列中;
步骤l)、从传输缓冲队列中取出报文,并基于北斗短报文通信发送给云层;
步骤m)、本次循环结束,等待接收新的数据;
(2)云层
云层位于地面监控中心,主要负责根据最新观测轨迹点的位置坐标和速度矢量进行轨迹预测,并且在接收到边缘层的更新报文时自动对预测轨迹进行修正,具体步骤如下:步骤a)、判断是否接收到边缘层发送过来的报文,如果是,则执行步骤b),否则转入执行步骤g);
步骤b)、通过差错校验策略,判断报文是否失真,如果是,转入执行步骤d),否则,执行步骤c);
步骤c)、对接收的报文进行解码,并判断报文序号和期望接收到的报文序号是否一致,如果是,转入执行步骤e),否则,执行步骤d)的丢包反馈机制;
步骤d)、将当前期望接收到的报文序号,通过北斗短报文通信发送给边缘层,本次循环结束;
步骤e)、根据报文中包含的轨迹信息,修正预测错误的轨迹点;
步骤f)、更新失效的预测基点和速度矢量;
步骤g)、根据预测基点和速度矢量进行LDR轨迹预测。
2.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的海洋VMS数据传输优化方法,其特征在于边缘层所述步骤b)中通信回执中的报文序号为i,边缘层已发送的报文序号为k(i和k均为正整数,且k≥i),则需要将丢失的报文序号为i、i+1、……、k的报文进行重传。
3.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的海洋VMS数据传输优化方法,其特征在于边缘层所述步骤d)中LDR算法通过线性函数 计算预测轨迹点;其中lb为预测基点(即边缘层发送的最新观测轨迹点),包括定位坐标 和时间lb.t,; 为速度矢量,t为待预测轨迹点的时间。
4.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的海洋VMS数据传输优化方法,其特征在于云层所述步骤e)监控中心首先对接收到的报文进行解码得到近似轨迹TR′={Pk,…,Pn},然后用TR′替换预测轨迹TR={P1,…,Pn},采用存储首尾轨迹点方法,保留P1和Pk-1轨迹点,最终得到修正后的轨迹序列TR={P1,Pk-1,Pk,…,Pn}。
5.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的海洋VMS数据传输优化方法,其特征在于云层所述步骤e)监控中心对接收到的报文解码后得到最新的速度矢量 和预测基点lb(Pn),步骤f)用步骤e)得到的 和lb替换失效的速度矢量和预测基点。
6.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的海洋VMS数据传输优化方法,其特征在于边缘层与云层间采用卫星通信进行传输数据和请求服务。