[發明專利]基于海森矩陣預估計的星載AIS/ADS-B碰撞信號分離方法

有效

• 申請號: 201911285276.8
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN111106866B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 李鵬;費海鳳;謝仁宏;芮義斌;黃敏;焦碧璇;于晴;饒振中
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04L25/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 岑丹

本發明公開了一種基于海森矩陣預估計的星載AIS/ADS?B碰撞信號分離方法，具體為：對接收AIS/ADS?B射頻信號進行放大濾波以及模數轉換，然后分別對它們進行數字下變頻和信道分離處理，分別得到AIS的混合信號矩陣和ADS?B的混合信號矩陣；之后對AIS/ADS?B的混合信號矩陣并行處理，首先將其中心化和白化，再采用海森矩陣預估計改進的信號分離算法進行解碰撞處理，得到N路分離信號；得到的AIS/ADS?B分離信號將進入后續解調解碼流程，最終生成有效數據幀。本發明利用海森矩陣預估計改進擬牛頓迭代算法，在提高分離矩陣的估計精度的同時加速收斂，減少了分離矩陣尋優與解碰撞所需時間，實時性更好，更適用于星載AIS/ADS?B系統。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，具體為一種基于海森矩陣預估計的星載AIS/ADS-B碰撞信號分離方法。

背景技術

船載自動識別系統(Automatic Identification System，AIS)是船舶之間以及船舶與基站之間進行航行信息、位置信息交換的系統。廣播式自動相關監視(AutomaticDependent Surveillance-Broadcast,ADS-B)是當前航空監視領域的一大重要監視技術。目前AIS和ADS-B系統中主要采用的是地面接收機，雖然地面接收機的建設最為簡單，但是它的覆蓋范圍受視距影響，部署的地點也受到地形的限制，這制約著系統完成全球無死角覆蓋。而若是將接收機部署到衛星上，將能夠很好地解決這些問題。衛星的覆蓋范圍理論上可以達到3000km，通過合理規劃衛星組網，可以實現目標監視的全球覆蓋和快速回放。然而，由于衛星覆蓋范圍更廣，同一個接收機收到的數據幀大大增加，當不同目標的數據幀同時到達接收機，那么時隙沖突的問題一定不能被忽視，必須找到行之有效的方法對信號進行分離以確保后續解調的正常進行。

對于混合信號分離的研究一直是信號處理領域的熱點問題。Cardoso在1993年提出了基于四階累積量的聯合近似特征矩陣對角化(Joint ApproximativeDiagonalization of Eigen Matrix,JADE)算法；Pierre Common在1994年將主分量分析(Principle Component Analysis，PCA)算法加以擴展，清楚陳述了獨立成分分析(Independent Components Analysis，ICA)的概念；Tony Bell和Terry Sejnowski于1995年提出了保證信息最大化的隨機梯度方法，即信息極大化(Infomax)算法。

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，對初始信號做同步檢測獲得一單路信號，對該單路信號進行重構獲得一重構信號，從初始信號中減去該重構信號獲得剩余信號對得到的信號重復上述步驟直至檢測不出信號為止，該方法對信號功率差要求苛刻且不適用于解決多路信號碰撞分離問題。

專利申請號CN201410502475，發明名稱為“星載AIS基于接收盲波束成形的同信道干擾抑制方法”的中國專利，在星載AIS接收機的信號檢測模塊進行信號檢測之前利用恒模算法對用戶信號實現盲波束成形，使期望信號和干擾信號分離并恢復出期望信號，該方法對于需要恢復多路期望信號的情況并不適用，無法切實解決信號碰撞問題。

專利申請號為CN201711344183.9，發明名稱為“ADS-B信號的分離方法”的中國專利，令信號依次通過帶狀濾波模塊、信號細化分離模塊、定時頻偏估計模塊、非相干解調模塊和CRC校驗模塊，在信號細化分離模塊進行ADS-B信號的單通道分離和多通道分離，該方法僅能提取功率較大的信號且對碰撞信號的頻率偏移有較高要求，無法有效解決三路及以上多路信號碰撞問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于海森矩陣預估計的星載AIS/ADS-B系統碰撞信號分離方法。

實現本發明目的的技術方案為：一種基于海森矩陣預估計的星載AIS/ADS-B碰撞信號分離方法，包括以下步驟：