內(nèi)河AIS通信系統(tǒng)可靠性仿真分析研究.pdf

1、內(nèi)河是指處于一個(gè)國(guó)家之中的河流。我國(guó)河流眾多，以長(zhǎng)江、珠江、黑龍江三大水系和京杭大運(yùn)河為主干線組成了我國(guó)“三橫一縱”為主體的內(nèi)河網(wǎng)。內(nèi)河的典型特點(diǎn)是河道狹窄、彎曲、河流湍急。在內(nèi)河航行中，傳統(tǒng)的導(dǎo)航儀器如雷達(dá)、GPS等由于各自的局限性很難達(dá)到安全導(dǎo)航、避讓的作用，而且它們也無(wú)法獲得目標(biāo)船的靜態(tài)信息（如船名、呼號(hào)、吃水、目的地、到達(dá)時(shí)間等）和動(dòng)態(tài)信息（如船位、船速、船首向、航跡向、轉(zhuǎn)向率等），所以僅僅依靠這些工具很難達(dá)到現(xiàn)代安全通航的要求

2、。船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS)的誕生彌補(bǔ)了以往導(dǎo)航儀器的不足，為內(nèi)河安全航行開(kāi)辟了一條嶄新的道路。AIS在我國(guó)內(nèi)河航行中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛。作為一種船舶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并隸屬于無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)范疇，AIS在內(nèi)河中通信的可靠性直接決定了其應(yīng)用前景，因此探討內(nèi)河中AIS的通信可靠性對(duì)保障船載航行安全具有重要的意義。影響AIS通信可靠性的因素眾多，在特定的內(nèi)河環(huán)境中，由于其特殊的地理環(huán)境，其影響因素又會(huì)與海上不同。
　　 本文研究的重點(diǎn)是內(nèi)

3、河AIS基站和AIS船臺(tái)之間的通信。AIS基站的工作原理和 AIS船臺(tái)的工作原理大同小異。無(wú)線通信系統(tǒng)的可靠性主要受移動(dòng)無(wú)線信道的制約，研究和仿真無(wú)線通信系統(tǒng)首先要認(rèn)識(shí)信道本身的特性并通過(guò)傳播預(yù)測(cè)模型研究電波的傳播規(guī)律。在充分考慮適用性、可靠性等因素之后，選擇了奧村模型和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)模型這兩種傳播預(yù)測(cè)模型。
　　 Okumura模型是奧村等人根據(jù)在日本近郊測(cè)試的大量數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)出用曲線表示的傳播損耗圖。該模型的特點(diǎn)是完全基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，

4、以曲線圖表的形式給出，在計(jì)算機(jī)上應(yīng)用不方便。為此，Hata等人在此基礎(chǔ)上做了分析總結(jié)出了一套經(jīng)驗(yàn)公式，即Okumura-Hata（奧村一哈塔）模型。Okumura-Hata模型是移動(dòng)通信中應(yīng)用較為廣泛的預(yù)測(cè)模型，是根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得到的經(jīng)驗(yàn)公式，其適用頻率范圍為150～1500MHz，適用距離為1～35km，基站有效天線高度在30～200m之間，移動(dòng)臺(tái)有效天線高度在1～10m之間。奧村一哈塔模型是以市區(qū)傳播損耗模型為標(biāo)準(zhǔn)，其它地形的

5、傳播損耗模型在它的基礎(chǔ)上做了修正。
　　 GB/T14617.1-93模型也是應(yīng)用較為廣泛的一種模型。我國(guó)對(duì)奧村一哈塔模型進(jìn)行了修正后，在1994年納入了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，即國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)模型。它擴(kuò)展了傳播路徑，引入了建筑物密度修正因子等，是一個(gè)理論與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的模型，更加適用于中國(guó)地形地貌特點(diǎn)。
　　 本文利用這兩種模型對(duì)AIS通信系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了研究，開(kāi)發(fā)了仿真系統(tǒng)，并進(jìn)行了仿真分析。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，驗(yàn)證了奧村模型在武漢地區(qū)應(yīng)用