星載AIS接收系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、自動識別系統(tǒng)(Automatic Identification System，簡稱AIS)是國際海洋組織強(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)展成通用船舶自動識別系統(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)展起來的新型系統(tǒng)，它可以在更大范圍內(nèi)接收AIS信號。星載AIS系統(tǒng)的主要功能是對截獲的AIS信號進(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)國家，對星載 AIS系統(tǒng)的研究已漸漸成熟，有些已經(jīng)成功應(yīng)用于實際衛(wèi)星。而在國內(nèi)，對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，目前并沒有形成一個完整的系統(tǒng)。本文在國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合科研項目的具體要求，構(gòu)建了一個完整的星載AIS接收系統(tǒng)。
　　本文構(gòu)建的星載 AIS接收系統(tǒng)包括四個模塊，分別為突發(fā)信號存在性檢測、混合信號盲分離、AIS信號模式識別和AIS信息恢復(fù)。信號存在性檢測，即對截獲

3、的信號檢測其中存在信號。本文通過分析信號的頻譜形式，提出了一種平均值截取法，在信噪比大于10dB的時候，檢測概率可達(dá)98％以上。由于星載平臺接收AIS信號時，有可能存在時隙沖突的情況，即接收的信號可能是多個 AIS信號的混合形式，為了提高星載 AIS接收系統(tǒng)的工作效率，本文對接收信號進(jìn)行了盲分離。盲信號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（獨立分量分析）的方法，本文實現(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；對于單通道分離，本文實現(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信號頻段內(nèi)其它通信信號的干擾，本文需要將AIS信號從通信信號集中識別出來，即進(jìn)行AIS信號模式識別。本文提出了一種基于高階累積量和頻譜的聯(lián)合識別算法，并對由AM、FM、BPSK、2FSK、QPSK、16QAM和AIS（即GMSK）信號組成的信號集進(jìn)行了識別，在信噪比大于10dB的時候，各信號識別率達(dá)90%以上。AIS信

5、息恢復(fù)包括 AIS信號解調(diào)和AIS信號解幀兩個部分。對于 AIS信號解調(diào)，本文實現(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信號解幀，即根據(jù) HDLC協(xié)議恢復(fù)信號的原始意義，本文以信號類型識別碼為1的AIS信號為例，對結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　本文對星載AIS系統(tǒng)的各個模塊的算法均用MATLAB和C語言實現(xiàn)，并對每個算法的性能進(jìn)行了分析，最后在Visual Studio平臺下實現(xiàn)了整個系統(tǒng)，最終完成了對整個星載AI