摘要世界航运不断发展，船舶的数量与吨位也在与日俱增，与此同时人们越来越重视船舶的安全问题，如何规避财产损失和保护船名生名安全成为了一个很热门的话题。当下我们有必要研究出新的方法和设备去保障航海安全，通信技术的蓬勃发展，为我们提供了新的方向，星载 AIS 应运而生。星载 AIS 的发展有着极其重要的意义，可以有效规避船舶的碰撞，促进 VTS 功能的完善，并且可以加强海事的管理。本文主要介绍了 AIS 系统的基本内容、结构和功能。研究了 AIS 系统中 GMSK信号的差分解调结构，讨论了非相干解调中的 1-bit 和 2-bit 差分解调。在此基础上完成了 AIS数字接收机的总体设计，给出了 AD 采样电路、存储电路、配置电路、时钟电路、电源模块、接口电路等部分的设计。30488
毕业论文关键词： 自动识别系统 数字接收机 最小频移键控 非相干解调
Title Design of digital receiver ofspaceborne automatic identification systemAbstractThe number and tonnage of the ship is growing with the continuous development ofthe world shipping.At the same time, people pay more and more attention to thesafety of the ship.How to circumvent the ships property losses and improve thelife safety has become a very popular topic.It is necessary to research the newmethods and equipment to ensure the security of navigation.Spaceborne AIS cameinto being With the rapid development of communication technology.It can be usedto identify and communicate each other of ships at sea, including between shiPsand between shiPs and shore units.This paper mainly introduced the basic content, structure and function of AISsystem.This paper discussed the differential demodulation of GMSK signal in theAIS system,which focused on the noncoherent demodulation of 1-bit/2-bitdifferential demodulation.The overall design of AIS digital receiver is introducedin detail.The AD sampling circuit, storage circuit, configuration circuit, clockcircuit, power supply circuit and interface circuit is given.
Keywords automatic identification system(AIS) ,digital receiver,Gaussian Minimum ShiftKeying(GMSK) Modulation,noncoherent demodulation
目次
1绪论1
1.1研究背景及意义.1
1.2国内外研究现状.2
1.3课题研究内容..2
2AIS基本原理3
2.1AIS的系统构成.3
2.2AIS的工作原理..3
2.3AIS的信息结构..4
2.4星载AIS的多普勒频移5
2.5星载AIS的时隙碰撞.6
3数字接收机的GMSK解调..7
3.1最小频移键控(MSK)..7
3.2高斯最小移频键控（GMSK）调制信号8
3.3高斯最小移频键控（GMSK）信号差分解调..10
4数字接收机的硬件设计..14
4.1系统组成.14
4.2模拟-数字转换(ADC)模块设计.14
4.3FPGA模块设计17
4.4存储模块设计..19
4.5时钟电路模块设计22
4.6电源模块设计..24
4.7接口模块设计..26
结论29
致谢30
参考文献..31
1 绪论1.1 研究背景及意义世界航运不断发展，船舶的数量还有吨位在与日俱增，与此同时人们越来越重视船舶的安全问题，如何规避财产损失和提高人生安全成为了一个很热门的话题。因此，如何规避船舶航行风险，减少碰撞，控制船舶对环境的破坏，成为国际海事组织（IMO）现在急于解决的问题。经过一代一代人的努力发现船舶和船岸之间的交流在船舶的航行安全保障方面有着不可忽视的作用，当然，现在这方面的技术确远远不够成熟。有必要研究出新的方法和设备去保障航海安全，随着通信技术的蓬勃发展，为我们提供了新的研究方向，星载 AIS 应运而生。星载 AIS 的卫星轨道采用近地轨道，为了需要可使用一颗或者多颗卫星，尽可能的去覆盖所要监察的地区。当卫星的数目和位置达到一定的要求后，星载 AIS 卫星可以接收全球的船舶所发射的AIS 信息，然后构筑一个全方位的监察情报系统，从而满足船舶的跟踪与指引需求，与历史上的监察设备与方法相比，星载 AIS 的监控有着明显的优势，情报的取得更加实时快捷方便有效。星载 AIS 的监控的船舶的信息也非常的全面，包括 MMSI和船舶信息、航行状态信息、位置信息、航速和航向等[1]，这些情报的准确掌握对我国航运业的发展有着极其重要的意义，这样可以随时跟踪世界航运业的动态，为以后我国航运业的走向提供指导。星载 AlS 有着许许多多的功能，简而言之包括以下几点:(l)船舶避碰。AIS 在船舶避碰方面与传统的监控设备相比有着更大的优势，可以得到更加全面可靠丰富及时准确的消息[2]。通过这些信息的收集与处理可以给操作人员提供有效的指引，避免因信息的缺失或者理解错误发生事故。并且某艘船的航向和航速都是实时提供的，不需要进行繁琐的计算，从而大大降低了事故的发生概率。(2)增强VTS 功能。星载AIS的发展会为各国的船舶交通主管部门提供大量可靠的信息，会使船舶和海岸的信息交流更加频繁，有利于VTS 部门对船舶的监控，为船舶提供更加可靠及时的服务，对所属水域的环境保护和治理有着极大的意义。(3)海事管理。AIS系统对船舶的监控信息中包含每艘船的MMIS 码，可以对每艘船进行精确的识别，并且 AIS 会及时得到船舶的静态或者动态信息，为海事业务的研究，监督和管理提供了强有力的支持。AIS 信息的发送和接收都不需要人为的干预，不会受到气候的影响，有了 AIS 系统，海事管理可以变得更加可信可靠。 星载自动识别系统（AIS）数字接收机设计:http://www.751com.cn/tongxin/lunwen_26214.html