AIS解码算法
来源：互联网 发布：算法初步 编辑：程序博客网 时间：2024/05/17 22:48
前文已经提到AIS的信息内容是经过压缩的，压缩的方法比较特殊，因为要求压缩的结果是可见字符。本文针对压缩以及解压缩进行描述。
对于VDM消息中的压缩码，编码格式是根据以下对照表来进行的。制定这种编码格式的目的一是为了压缩信息内容，二是要求压缩以后的信息能够以ASCII码显示，以便使用文本方式传输（如果直接压缩，可能会产生不可见字符，这就是一般压缩文件以二进制方式存储的原因）。
ASCII
HEX = binary
Valid Character
Binary Field represented
ASCII
HEX = binary
Valid Character
Binary Field represented
30=00110000
0
000000
50=01010000
P
100000
31=00110001
1
000001
51=01010001
Q
100001
32=00110010
2
000010
52=01010010
R
100010
33=00110011
3
000011
53=01010011
S
100011
34=00110100
4
000100
54=01010100
T
100100
35=00110101
5
000101
55=01010101
U
100101
36=00110110
6
000110
56=01010110
V
100110
37=00110111
7
000111
57=01010111
W
100111
38=00111000
8
001000
60=01100000
‘
101000
39=00111001
9
001001
61=01100001
a
101001
3A=00111010
:
001010
62=01100010
b
101010
3B=00111011
;
001011
63=01100011
c
101011
3C=00111100
<
001100
64=01100100
d
101100
3D=00111101
=
001101
65=01100101
e
101101
3E=00111110
>
001110
66=01100110
f
101110
3F=00111111
?
001111
67=01100111
g
101111
40=01000000
@
010000
68=01101000
h
110000
41=01000001
A
010001
69=01101001
i
110001
42=01000010
B
010010
6A=01101010
j
110010
43=01000011
C
010011
6B=01101011
k
110011
44=01000100
D
010100
6C=01101100
l
110100
45=01000101
E
010101
6D=01101101
m
110101
46=01000110
F
010110
6E=01101110
n
110110
47=01000111
G
010111
6F=01101111
o
110111
48=01001000
H
011000
70=01110000
p
111000
49=01001001
I
011001
71=01110001
q
111001
4A=01001010
J
011010
72=01110010
r
111010
4B=01001011
K
011011
73=01110011
s
111011
4C=01001100
L
011100
74=01110100
t
111100
4D=01001101
M
011101
75=01110101
u
111101
4E=01001110
N
011110
76=01110110
v
111110
4F=01001111
O
011111
77=01110111
w
111111
目前我们只需要考虑使用以上编码格式进行解码就可以了。以下是解码流程。
1．Convert ASCII-code to 6-bit binary field（将ASCII码转换成6位二进制值）
算法图例：
第一个判断是因为经过编码的文本字符只可能为0x30到0x77间的可显示字符。
第二个判断与第三个判断是由于在编码表中，我们可以看到，0x57以后并不是0x58，而是0x60，所以在0x58到0x5F间的字符是无效字符。
以上三个判断是对需要解码的字符有效性的判断。
其下的流程是真正的解码流程。至于为什么用这样的流程，大家可以推敲，目前我们只需安照该流程执行，即可将VDM消息中的压缩信息转为6比特的信息了。
解码算法代码：
//转换单个字符
bool EightByteToSix(BYTE inEight,BYTE &outSix)
{
//以下两个判断用于检测所输入的ASCII码是否有效
if(inEight < 0x30 || inEight > 0x77)
return false;
if(inEight > 0x57 && inEight < 0x60)
return false;
//检查结束
outSix = inEight + 0x28; //加上101000
if(outSix > 0x80) //如果SUM>10000000
outSix += 0x20; //加上100000
else
outSix += 0x28; //加上101000
outSix = outSix<<2; //右移两位，获取LSB
return true ;
}
//转换整个压缩信息
2. Convert ASCII-code String to 6-bit binary field Array（将ASCII码字符串转换成6位二进制值表示的字符数组）
说明：将每个ASCII码转换成6bits码后，因为数据是以字节为单位保存的，因此需要将这些6bits码放置到字节中去。比如ASCII码串”A2L9”，转换成6bits二进制是这样的：010001 000010 011100 001001。用字节表示就是 01000100 00100111 00001001即0x44,0x27,0x09这三个ASCII码。
算法代码：
//返回参数用LPBYTE而不用CString，是因为转换的数据中可能出现0x00。这在字符串中会作为串结束符看待，因此将无法得到串的真实长度
bool EightStrToSix(CString inEight, LPBYTE outSix)
{
BYTE len = inEight.GetLength();
BYTE nowBt = 0x00;//用于记录当前未用完的记录6Bits码的字节
BYTE midBt;//中间转换记录字节
BYTE outLen = 0;
for(int i=0;i<len;i++)//处理所有ASCII码
{
BYTE bt = inEight.GetAt(i);
BYTE six;
If(EightByteToSix(bt,six)==false)//将当前ASCII码转换成6 bits码
return false;
int res = i%4;//因为4个ASCII码转换成3个字节的6bits码，因此将是每4个ASCII码的转换成为一个循环过程
switch(res)
{
//当是第一个ASCII码时，不能直接完成一个6bits码的字节转换，因为还有两个bits没有填入数据。用nowBt暂先保存6bits码正在记录数据的字节
case 0:
nowBt = six;
break;
//当处理第二个ASCII码时，显然，加上第一个ASCII码的转换，2个6bits码将是12bits，因此可以完成一个字节的数据，另外余下的4bits记录到nowBt中，等待下一个ASCII码的处理。
case 1:
midBt = six >>6; //将最高的两位移到末尾，以便将高二位保存到nowBt的低二位中
nowBt = nowBt | midBt;//完成6bits码的第一个字节
outSix[outLen] = nowBt;//保存到输出的字节数组中
outLen ++;
//以下两步移位是将当前6bits码的中间4位移动到高四位中。并记录到nowBt中。
nowBt = six >>2;
nowBt = nowBt <<4;
break;
//当处理第三个ASCII码时，nowBt中的有效位是高四位，因此需要将新的6bits码的高四位放到nowBt的低四位中，然后保存nowBt到输出数组，再将新的6bits码的第5，6位移到高二位后记录到nowBt中
case 2:
midBt = six >>4;//将高四位移到低四位
nowBt = nowBt | midBt;//完成6bits码的第二个字节
outSix[outLen] = nowBt;//保存到输出的字节数组
outLen ++;
//将新的6bits码的第5，6位移到高二位后记录到nowBt中
nowBt = six >>2;
nowBt = nowBt <<6;
break;
//当处理第四个ASCII码时，nowBt中的有效位是高二位，因此将新的6bits码的高6位移到nowBt的低6位，正好完成一个循环
case 3:
midBt = six >>2;//将高六位移到低六位
nowBt = nowBt | midBt;//完成6bits码的第三个字节
outSix[outLen] = nowBt;//保存到输出的字节数组
outLen ++;
nowBt = 0x00;//nowBt复位
break;
}
default:
{
break;
}
}
}
return true;
}
信息获取代码
压缩信息解码完成后，就可以从解码信息中读取指定的内容了。
根据读取的信息的比特长度不同，读取的方法也有所变化。
3.从解码数据中获取指定类型的数据内容
3．1获取1bits 到 8bits的整数数据
//lpInfo—调用EightStrToSix获取的解码数据
//dwBitStart –需要获取的数据的起始位. dwBitStart 从0开始
//byLen –数据所占位数
BYTE GetByteValFromInfo(const LPBYTE lpInfo,DWORD dwBitStart,BYTE byLen)
{
BYTE byStartByte = dwBitStart/8;//获取起始字节序号
BYTE byStartBit = dwBitStart%8;//获取起始字节中的起始位数
BYTE byInfo = 0x00;
if(8-byStartBit < byLen)//要获取的数据跨两个字节
{
BYTE by1 = *(lpInfo + byStartByte);//获取第一个字节数据
BYTE by2 = *(lpInfo + byStartByte + 1);//获取第二个字节数据
//完成两个字节中位的拼接
by1 = by1 << byStartBit;
by1 = by1 << 8 - byLen; //byLen - (8 - byStartBit)
by2 = by2 >> 16 - byLen - byStartBit; //8 - (byLen - (8 - byStartBit))
byInfo = by1 | by2;
}
else
{
byInfo = *(lpInfo + byStartByte);
byInfo = byInfo << byStartBit;
byInfo = byInfo >> 8 - byLen;
}
return byInfo;
}
3．2获取9bits 到 16bits的整数数据
WORD GetWordValFromInfo(const LPBYTE lpInfo,DWORD dwBitStart,WORD wLen)
{
BYTE byStartByte = dwBitStart/8;
BYTE byStartBit = dwBitStart%8;
WORD wInfo = 0x0000;
if(16 - byStartBit < wLen)//要获取的数据跨三个字节
{
wInfo = *(WORD*)(lpInfo + byStartByte);
wInfo = wInfo << byStartBit;
wInfo = wInfo >> 16 - wLen;
BYTE by1 = *(lpInfo + byStartByte + 2);
by1 = by1 >> 24- wLen - byStartBit;
wInfo = wInfo | by1;
}
else
{
wInfo = *(WORD*)(lpInfo + byStartByte);
wInfo = ntohs(wInfo);
wInfo = wInfo << byStartBit;
wInfo = wInfo >> 16 - wLen;
}
return wInfo;
}
3．3获取17bits 到 32bits的整数数据
DWORD GetDWordValFromInfo(const LPBYTE lpInfo,DWORD dwBitStart,DWORD dwLen)
{
BYTE byStartByte = dwBitStart/8;
BYTE byStartBit = dwBitStart%8;
DWORD dwInfo = 0x00000000;
if(dwLen <= 24)//占三个或者四个字节
{
if(24 - byStartBit < dwLen)//占四字节
{
dwInfo = *(DWORD*)(lpInfo + byStartByte);
dwInfo = ntohl(dwInfo);
dwInfo = dwInfo << byStartBit;
dwInfo - dwInfo >> 32 - dwLen;
}
else //占三字节
{
DWORD dwInfo = 0x00FFFFFF;
dwInfo = dwInfo & *(DWORD*)(lpInfo + byStartByte - 1);
dwInfo = ntohl(dwInfo);
dwInfo = dwInfo << byStartBit;
dwInfo = dwInfo >> 24 - dwLen;
}
}
else//占四个或者五个字节
{
if( (32 - byStartBit) < dwLen)//占五个字节
{
dwInfo = *(DWORD*)(lpInfo + byStartByte);
dwInfo = ntohl(dwInfo);
dwInfo = dwInfo << byStartBit;
dwInfo = dwInfo >> 32 - dwLen;
BYTE by1 = *(lpInfo + byStartByte + 4);
by1 = by1 >> 40 - dwLen - byStartBit;
dwInfo = dwInfo | by1;
}
else//占四个字节
{
dwInfo = *(DWORD*)(lpInfo + byStartByte);
dwInfo = ntohl(dwInfo);
dwInfo = dwInfo << byStartBit;
dwInfo = dwInfo >> 32 - dwLen;
}
}
return dwInfo;
}
3．4获取字符串类型数据
CString GetStringValFromInfo(const LPBYTE lpInfo, DWORD dwBitStart, DWORD dwLen)
{
WORD wChars = dwLen/6;
BYTE byStartByte = dwBitStart/8;
BYTE byStartBit = dwBitStart%8;
CString sRtnStr;
for(WORD wChar = 0; wChar < wChars; wChar++)
{
BYTE byChar = *(lpInfo + byStartByte);
byChar = byChar << byStartBit;
byChar = byChar >> 2;
if(byStartBit > 2)//表示该BYTE数据跨字节了
{
BYTE by1 = *(lpInfo + byStartByte + 1);
by1 = by1 >> 16 - 6 - byStartBit;
byChar = byChar | by1;
byStartByte ++;
byStartBit = byStartBit - 2;
}
else
{
byStartBit += 6;
if(byStartBit == 8)
{
byStartBit = 0;
byStartByte ++;
}
}
//字符串解码，如果小于0x20，需要加上0x40
//具体规则参考ITU-R M-1371-1文件第41，42页
if(byChar < 0x20)
byChar += 0x40;
sRtnStr += byChar;
}
return sRtnStr;
}
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