[发明专利]一种认知AIS设计方法

说明书

本发明公开了一种采用频谱感知和OFDM作为核心技术的认知AIS(CAIS)设计方案。该发明通过感知技术获取AIS授权频段之外的VHF空闲频谱，并将可用的空闲频谱动态地分配给系统用户，实现船舶间、船岸间的用户在分配子载波上利用OFDM技术进行交互信息。该方案不仅能有效解决载有AIS设备的船舶用户接入系统困难的问题，而且也解决了现有系统在应对突发事件时，不利于安保视频信息在船舶之间、船岸之间传输的缺陷。

(一)技术领域：

本发明属于通信技术领域，涉及AIS(Automatic Identification System)、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)、认知无线电技术。

(二)背景技术：

AIS能够实现船舶与船舶、船舶与岸基间自动交互静态、动态以及相关的安全等信息，通过自组织、交互式的通信可以增强船舶航行的避碰能力、提高船舶航行的安全性、减少水上交通事故的发生。然而，随着AIS在全球的广泛应用，海上载有AIS设备的船舶数量不断增加，世界上重要航道的船舶密度越来越大，在现有AIS的两个专用信道中，当信道负载率大于60.5％时，系统就会发生时隙冲突，导致用户接入系统困难。另外，由于远洋运输船舶工作的特殊性，船舶需要长期独自在大洋上漂泊，而如今各类海难事故、海盗事件时有发生，及时了解突发事件的现场情况并采取有效应对措施，已成为保障船舶安全航行的重中之重。当发生重大安全问题时，载有AIS设备的船舶若能将船舶内部、周边环境的情况通过视频信息迅速与周围载有AIS设备的船台或者岸基自组织交互，那么周边船台工作人员或岸基专家就能够根据现场情况及时采取应对措施、指挥部署营救工作，从而减少生命和财产损失，提高远洋船舶航行的安全性。但是，现有的AIS在设计之初尚未考虑安保视频信息交互的问题。随着航运事业的快速发展，上述问题越来越突出。此外，OFDM是目前公认的比较容易实现频谱资源控制和有效利用的传输方式，是认知无线电首选的复用和调制技术。而且，由于OFDM具有抗频率选择性衰落能力、较高的频谱效率等优点，得到了广泛的应用(如WiMAX，DVB-T，CMMB等标准)。因此，本发明引入认知无线电中频谱感知这一核心技术，充分利用现有AIS的两个专用信道周围未被使用的“授权频段”(即“空穴频谱”)并结合OFDM技术，不仅解决了用户接入系统困难的问题，而且也解决了现有系统在应对突发事件时，不利于安保视频信息在船舶之间、船岸之间传输的缺陷。

(三)发明内容：

本发明的目的是解决现有AIS系统容量小而导致高负载下接入系统困难，以及现有的AIS在设计之初尚未考虑安保视频信息交互的问题。

本发明的技术方法：

一种基于频谱感知和OFDM核心技术的CAIS设计方法，其方法如图1所示，具体步骤以及各步骤细节如下：

第1步、空闲频谱感知及认知结果分配设计方法；

第2步、OFDM技术在CAIS中应用设计方法。