MATLAB GUI构建一个AIS自动船舶系统

系统设计与实现思路

一个基本的AIS船舶显示系统，其数据处理和显示流程可参考以下步骤：

flowchart TD A[AIS数据输入] --> B[数据解析与解码] B --> C[计算船舶图形与航向] C --> D[更新地图显示] D --> E[刷新船舶信息面板]

关键实现步骤与代码

1. 设计GUI界面

MATLAB GUI主要包括图形控件和功能代码两部分。你可以使用GUIDE工具或appdesigner进行可视化设计。主要界面元素可参考：

• 地图显示区域：使用axes控件。
• 船舶信息列表：使用uitabel或listbox控件。
• 控制面板：包含“加载数据”、“开始/停止”等按钮。

2. AIS数据解析

AIS数据通常来自文件（如txt、xls）或串口/网络。数据解析是关键，你需要根据AIS报文格式提取船舶动态信息（位置、航向、速度等）和静态信息（船名、MMSI等）。

以下是一个解析AIS数据的函数框架，注意实际解析需根据AIS报文实际格式调整：

function [ships] = parseAISData(filename)
    % 打开AIS数据文件
    fileID = fopen(filename);
    % 读取文件内容，具体方式需视文件格式而定
    C = textscan(fileID, '%f %f %f %f %f %f %f %f %f %f %f', 'Delimiter', ',');
    fclose(fileID);
    
    % 将解析后的数据赋值给ships结构体
    ships.MMSI = C{3};        % MMSI号码
    ships.latitude = C{9};    % 纬度
    ships.longitude = C{8};   % 经度
    ships.course = C{10};     % 航向
    ships.speed = C{6};       % 航速
    % ... 解析其他字段
end

3. 实现地图显示

绘制底图：

• 可以使用百度地图API（通过webmap或webread获取，需注意API调用权限变化），或加载本地地理信息数据。

• 一个简易方法是使用一幅地图图片作为背景：

  % 在指定的axes控件中显示地图图片
  axes(handles.mapAxes);
  img = imread('map.jpg');
  imshow(img);
  hold on;
  

绘制船舶：
船舶通常用箭头或简化图形表示，并根据航向旋转。以下函数计算船舶图形顶点：

function [x1, y1, x2, y2, xs, ys, xs1, ys1, xs2, ys2, xs3, ys3] = drawboat(longitude, latitude, course, speed)
    % 根据船舶位置、航向和速度计算船舶图形的各个顶点坐标
    % 这里可以根据需要定义船舶图形的形状，例如一个箭头
    % 示例中返回了多个点的坐标，用于绘制船舶图形和航向线
    % ... 具体计算过程略，可参考相关资料实现 ...
end

4. 实现动态更新

为了实现船舶位置的动态更新，可以使用MATLAB的timer定时器对象。

初始化定时器（通常在GUI的OpeningFcn中）：

function AISshow_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)
    handles.output = hObject;
    % 创建定时器
    h = timer;
    handles.timerHandle = h;
    set(handles.timerHandle, 'ExecutionMode', 'fixedRate'); % 循环执行
    set(handles.timerHandle, 'Period', 0.5); % 定时间隔0.5秒
    set(handles.timerHandle, 'TimerFcn', {@updateDisplay, handles}); % 设置定时回调函数
    start(handles.timerHandle); % 启动定时器
    guidata(hObject, handles);

定时更新函数：

function updateDisplay(hObject, eventdata, handles)
    % 更新船舶位置索引
    global currentTimeIndex;
    currentTimeIndex = currentTimeIndex + 1;
    
    % 获取当前时刻的船舶数据
    % ...
    
    % 清除上一帧图形
    cla(handles.mapAxes);
    
    % 重新绘制底图
    % ...
    
    % 绘制所有船舶
    for i = 1:length(ships)
        % 计算船舶图形顶点
        [x1, y1, x2, y2, xs, ys, xs1, ys1, xs2, ys2, xs3, ys3] = ...
            drawboat(ships(i).longitude(currentTimeIndex), ...
                     ships(i).latitude(currentTimeIndex), ...
                     ships(i).course(currentTimeIndex), ...
                     ships(i).speed(currentTimeIndex));
        % 在mapAxes上绘制船舶
        plot(handles.mapAxes, [ships(i).longitude(currentTimeIndex), x1], ...
                              [ships(i).latitude(currentTimeIndex), y1], 'k');
        % ... 绘制船舶其他部分，参考的绘图方式
    end
    
    % 更新信息表格
    set(handles.infoTable, 'Data', {ships.MMSI; ships.longitude(currentTimeIndex); ...});
    
    % 强制刷新图形
    drawnow;

5. 添加交互功能

• 船舶选择：为图形对象添加ButtonDownFcn回调，点击船舶时显示详细信息。
• 地图缩放和平移：可利用zoom和pan功能。

参考代码 AIS自动船舶显示系统 www.youwenfan.com/cna/82510.html

注意

1. 数据格式：AIS数据源格式可能存在差异，解析前需仔细分析其格式。
2. 坐标转换：有时需要进行坐标系统转换（如WGS-84到UTM）以便在地图上准确显示。
3. 性能优化：船舶数量多、更新频繁时，注意优化绘图和数据处理效率，避免界面卡顿。
4. 定时器管理：在GUI关闭时，务必停止并删除定时器，释放资源。