星载AIS接收机解调算法研究(2)

3.4 本章小结 30

结论 31

致谢 32

1. 引言

1.1 研究背景

现代海运事业蓬勃发展，各国无论是船只的保有量，港口数目和港口的吞吐量，都提升到了一个前所未有的新高度。海量的船舶运行信息，如果不能得到及时的获取、处理及反馈，这势必会给海运安全蒙上一层阴影。目前国际所达成的共识是，出海船只装有通用船舶自动识别系统/ Automatic Identification System（AIS），能有效减少海事事故的发生。《国际海上人命安全公约》中，安装该船载系统，被作为一项国际协议约定确定下来。

由于船用AIS系统受到通信距离约束，船舶只能对自身有限范围内海域的情况有所了解，岸上基站也仅能掌握近岸船舶的运行情况。而基于卫星的AIS系统方案将可以实现全球范围的覆盖，可以进一步提升观测范围和通信范围；还可以在全球海洋范围内实现一体化，甚至能够建立起一个船舶实时位置数据库。

不妨试举一个实例。假定现有一个运行在近地空间的小卫星，其装有VHF天线，则该卫星覆盖的视野范围跨度数千海里。如若这架卫星携带接收机，就组成一套星载AIS系统。但这一方案会存在缺陷[ ]：

由于所选择的是低地球轨道，在设计接收机时需要考虑到多普勒频移。当卫星系统处于其最低高度时，最坏情况的多普勒频移在±4kHz左右。考虑到一个发射机引起的额外的200Hz的漂移，接收机的频率偏移范围必须被设计为±4.2kHz。这即是多普勒范围。另一个关注的重点是干扰，干扰很大的可能是由大型的卫星天线引起的，也有可能是视野范围的限制引起的。然而，额外的链路余量是分配给应对非AIS信号干扰的，给定的余量并没有考虑到来自两个不同的AIS发射机的信号可能在卫星接收处发生碰撞这一事实。

面对新出现的技术挑战，卫星上显然不能沿用传统的船用AIS接收机，必须研发全新工作机制的星载AIS接收机来解决上述难题。

1.2 研究现状

1.3 本文工作和章节安排

本文的目标是给出更优的AIS信号解调算法。围绕这一目标，本文在行文安排上，首先给出星载AIS的全局架构，然后细分讨论星载AIS各模块的功能；接着，用Matlab对为接收机设计的相关算法进行性能分析、选择和简化。为便于编程时的逻辑理解，一并给出了给出了编程各模块时所基于的逻辑图。本毕业设计所构建的算法包括以下几个方面的：

（1）给出星载AIS接收机的数字下变频与信道分离结构及其算法。降低了原信号的频率，且将信号数字化，可以减少温度漂移和噪声的干扰，提高系统精度。

（2）选择了适用符号定时同步算法。亮点是在定时误差估计算法之后，加有插值滤波功能。

（3）研究星载AIS接收机的解调算法。为实现解调信号的恢复，将系统前段已知的频率粗略估计，与最大似然序列（MLSE）估计相结合，使载波频率偏移的估计更加精确。

（4）设计出CRC校验模块。通过该模块检测的AIS信号，可视为正确传输。

（5）给出简化AIS信号处理的方法。运用Laurent展开处理AIS信号，截短信号可以大大简化算法结构和计算工作量。

论文的章节安排如下：

第一章本课题的研究背景，国外发展进程和国内发展现状。

第二章星载AIS系统简介。介绍星载AIS系统全局架构和各模块的功能。

第三章星载AIS数字接收机的数学原理、逻辑架构和算法仿真。对接收机的结构进行设计，依据是的各模块具体分析GMSK信号时所用的数学公式。对解调算法通过仿真，选择适合实现的算法，并对其进行简化。星载AIS接收机解调算法研究(2):http://www.751com.cn/tongxin/lunwen_42928.html