星載AIS接收系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(Automatic Identification System，簡(jiǎn)稱AIS)是國(guó)際海洋組織強(qiáng)制規(guī)定使用的一種新型的助航系統(tǒng)，已被廣泛應(yīng)用于船舶通信與衛(wèi)星通信等領(lǐng)域。船舶 AIS系統(tǒng)已發(fā)展成通用船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，但是其通信范圍比較有限。星載AIS系統(tǒng)是在船舶 AIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型系統(tǒng)，它可以在更大范圍內(nèi)接收AIS信號(hào)。星載AIS系統(tǒng)的主要功能是對(duì)截獲的AIS信號(hào)進(jìn)行分析和處理，這在軍事和民用領(lǐng)域都有重大的意義。<

2、br>　　在發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)星載 AIS系統(tǒng)的研究已漸漸成熟，有些已經(jīng)成功應(yīng)用于實(shí)際衛(wèi)星。而在國(guó)內(nèi)，對(duì)于這方面的研究還處于起步階段，很多研究人員的重心集中在某一模塊，目前并沒(méi)有形成一個(gè)完整的系統(tǒng)。本文在國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合科研項(xiàng)目的具體要求，構(gòu)建了一個(gè)完整的星載AIS接收系統(tǒng)。
　　本文構(gòu)建的星載 AIS接收系統(tǒng)包括四個(gè)模塊，分別為突發(fā)信號(hào)存在性檢測(cè)、混合信號(hào)盲分離、AIS信號(hào)模式識(shí)別和AIS信息恢復(fù)。信號(hào)存在性檢測(cè)，即對(duì)截獲

3、的信號(hào)檢測(cè)其中存在信號(hào)。本文通過(guò)分析信號(hào)的頻譜形式，提出了一種平均值截取法，在信噪比大于10dB的時(shí)候，檢測(cè)概率可達(dá)98％以上。由于星載平臺(tái)接收AIS信號(hào)時(shí)，有可能存在時(shí)隙沖突的情況，即接收的信號(hào)可能是多個(gè) AIS信號(hào)的混合形式，為了提高星載 AIS接收系統(tǒng)的工作效率，本文對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行了盲分離。盲信號(hào)分離算法分為多通道分離和單通道分離兩類：多通道分離一般采用ICA（獨(dú)立分量分析）的方法，本文實(shí)現(xiàn)了其中的兩種算法（JADE和FastIC

4、A），其系統(tǒng)矩陣均接近單位陣；對(duì)于單通道分離，本文實(shí)現(xiàn)了基于正交采樣的單通道分離算法，分離后誤碼率較低。為了排除 AIS信號(hào)頻段內(nèi)其它通信信號(hào)的干擾，本文需要將AIS信號(hào)從通信信號(hào)集中識(shí)別出來(lái)，即進(jìn)行AIS信號(hào)模式識(shí)別。本文提出了一種基于高階累積量和頻譜的聯(lián)合識(shí)別算法，并對(duì)由AM、FM、BPSK、2FSK、QPSK、16QAM和AIS（即GMSK）信號(hào)組成的信號(hào)集進(jìn)行了識(shí)別，在信噪比大于10dB的時(shí)候，各信號(hào)識(shí)別率達(dá)90%以上。AIS信

5、息恢復(fù)包括 AIS信號(hào)解調(diào)和AIS信號(hào)解幀兩個(gè)部分。對(duì)于 AIS信號(hào)解調(diào)，本文實(shí)現(xiàn)了差分解調(diào)法、鑒頻解調(diào)法和相干解調(diào)法，并進(jìn)行了性能分析；AIS信號(hào)解幀，即根據(jù) HDLC協(xié)議恢復(fù)信號(hào)的原始意義，本文以信號(hào)類型識(shí)別碼為1的AIS信號(hào)為例，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　本文對(duì)星載AIS系統(tǒng)的各個(gè)模塊的算法均用MATLAB和C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，并對(duì)每個(gè)算法的性能進(jìn)行了分析，最后在Visual Studio平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)，最終完成了對(duì)整個(gè)星載AI