[發明專利]一種星載AIS全數字接收方法

有效

• 申請號: 201610219121.4
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105763498B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 李鵬;鄒正;芮義斌;謝仁宏;郭山紅
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H04L27/00
• 分類號: H04L27/00;H04L27/144;H04L1/00;H04L25/03
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱寶慶

本發明提供一種星載AIS全數字接收方法，包括：對射頻數字化后的信號與本地載波正交下變頻后濾波獲取混合基帶信號并分離；將分離后的單路信號進行突發檢測；檢測到幀頭之后，進行頻偏估計，基于頻偏估計的結果對基帶信號進行頻偏補償；選擇幀頭序列作為輸入信號進行符號定時同步，獲得符號定時誤差估計值，根據符號定時誤差估計值內插出最佳采樣點數據；對最佳采樣點數據采用非相干維特比解調算法進行信息解調，并基于循環冗余校驗碼對比特信息序列進行校驗對幀頭符號周期的最佳采樣點序列和經校驗的比特序列的頻偏、幅度和初相進行估計；基于頻偏、幅度和初相估值對解調信號進行恢復；將分離后的混合基帶信號減去恢復的強信號。

技術領域

本發明涉及一種無線數字通信技術，特別是一種星載AIS全數字接收方法。

背景技術

船舶自動識別系統(AIS)是一種基于自組織時分多址(SOTDMA)通信協議，發射和接收船舶動態、靜態信息、航行信息和安全信息等的一種船舶導航設備。在船舶的航行過程中，通過接收相互間發布的AIS信號可以有效避免避碰。國際海事組織規定所有300總噸及以上的國際航行船舶，和500總噸及以上的非國際航行船舶，以及所有客船，都必須配備該系統。國際電信聯盟(ITU)也在VHF頻段分配給AIS兩個頻道，即CH87B(AIS 1，161.975MHz)和CH88B(AIS 2，162.025MHz)。

星載AIS系統是從船載系統基礎上發展而來。衛星在高度為600到1000公里軌道上接收船舶所發送的AIS信號，以實現大范圍的海上船舶的探測、識別及跟蹤。由于星載AIS系統同時覆蓋多個SOTDMA通信區域，因此會面臨著消息的碰撞、路徑延遲、低信噪比和頻率偏移等諸多問題。

專利申請號為CN201510283617.3，發明名稱為“一種基于FPGA的小衛星載AIS信號采集系統”的中國專利，該專利發明的AIS信號采集系統首先對于AIS信號進行射頻處理，在中頻進行采樣數字化，然后進行一系列信號提取處理，最后將提取出的AIS數字信號經過數據編碼后輸出。專利申請號為CN201310595370.X，發明名稱為“星載AIS信道化接收裝置及接收方法”的中國專利，該專利發明的AIS信號接收裝置將AIS信號首先在射頻處理單元進行濾波放大，然后在中頻處理單元進行信道分離，最后在基帶處理單元的解調得到AIS報文。專利申請號為CN201410346319.X，發明名稱為“一種頻偏補償下的星載AIS信號差分檢測方法”的中國專利，該發明利用波形匹配的方法對AIS信號進行頻偏估計，并對頻偏進行補償，然后對補償后的信號進行差分檢測。專利申請號為CN201410228651.6，發明名稱為“一種可用于星載AIS系統的沖突信號處理方法”的中國專利，該發明首先對接收到的AIS信號進行檢測，利用檢測結果重構信號，然后用接收到的AIS信號減去重構信號來實現另外一路碰撞信號的解調。專利申請號為CN201310020698.9，發明名稱為“一種星載AIS信號定時頻偏聯合估計方法及其實現系統”的中國專利，該發明通過引入自相關運算和加權相乘運算，提高了定時估計的精度，實現了對星載AIS信號的頻偏估計。專利申請號為CN201310020324.7，發明名稱為“數據輔助下的星載AIS信號同步參數估計方法及系統”的中國專利，該發明通過累加求幅角運算和累加求模值運算實現AIS信號的定時估計、相移估計和幅度估計。

本專利發明的星載AIS全數字接收裝置和方法是采用全數字化結構，直接對AIS射頻信號進行數字化、利用基于幀頭檢測的突發檢測算法和非相干維特比解調算法實現AIS信號的接收解調。相同類型的星載AIS接收裝置和方法在已有專利中尚未找到。

發明內容

本發明的目的在于提供一種星載AIS全數字接收方法，基于射頻直接數字化技術和突發檢測技術及非相干維特比譯碼技術，采用現場可編程門陣列(FPGA)實現全數字接收。

一種星載AIS全數字接收方法，對射頻數字化后的信號進行以下步驟處理：

步驟1，對射頻數字化后的信號與本地載波正交下變頻后濾波獲取混合基帶信號，并對混合基帶信號進行分離；