[发明专利]一种适用于星载环境的AIS基带信号接收系统及方法

说明书

本发明提供了一种适用于星载环境的AIS基带接收系统及方法,属于海事通信技术领域，包括依次连接的本地信号产生模块、信号检测与帧同步模块、信号相位剥离模块、载波同步模块以及基于频率搜索和置信度标定的最大似然解调模块。本发明中信号检测和帧同步部分采用基于相位变化量的互相关算法，确定是否含有有用信号和确定信号的起始位置，载波同步部分使用FFT算法得到频率和相位的初步估计，解调部分使用频率搜索、ML解调、置信度标定、强力纠错的相干解调。星载AIS信号接收机采用这种结构，能够抵抗较大的频偏同时具有高的接收灵敏度。

技术领域

本发明属于海事通信技术领域，尤其涉及一种适用于星载环境的AIS基带信号接收系统及方法。

背景技术

船舶自动识别系统(AIS)能够自动的接收和发送船舶的速度、位置、航向等重要信息，因此AIS在避免船舶之间的碰撞、减少海损事件、保障船舶航行安全、推动海洋交通管理等方面扮演着重要角色。

由于传统的岸基AIS覆盖范围有限，且在一些特殊地区架设基站成本较高、维护困难，通过星载AIS能够有效解决岸基AIS面临的问题，但是卫星信道具有功率受限、干扰大、信噪比低等特点，传统的AIS接收机结构简单、不能抵抗大频偏、接收灵敏度较低，不适用于星载环境下的AIS信号接收。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种适用于星载环境的AIS基带信号接收系统及方法，能够抵抗大的频偏和实现高的接收灵敏度，且硬件易于实现。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本方案提供一种适用于星载环境的AIS基带信号接收系统，包括依次连接的本地信号产生模块、信号检测与帧同步模块、信号相位剥离模块、载波同步模块以及基于频率搜索和置信度标定的最大似然解调模块；

所述本地信号产生模块，用于将AIS报文包含的24bits训练序列和8bits开始标记作为信号的同步序列，并将同步序列进行GMSK调制得到本地I、Q信号；

所述信号检测与帧同步模块，用于对所述本地I、Q信号进行基于相位变化量的互相关计算，得到信号起始样点；

所述信号相位剥离模块，用于根据所述信号起始样点，对本地信号取共轭后与接收信号作相乘法处理，消除信号相位，实现信号相位剥离处理；

所述载波同步模块，用于利用离散傅里叶变换对经相位剥离处理后的信号进行运算，并对运算结果进行取模处理，得到信号频偏的初步估计；

所述基于频率搜索和置信度标定的最大似然解调模块，用于根据所述信号频偏初步估计，利用频率搜索进行ML解调处理，并基于调解结果进行置信度标定，选取置信度最优的一帧数据作为解调数据，对解调数据做基于CRC的强力纠错，完成适用于星载环境的AIS基带信号接收。

进一步地，所述本地信号产生模块包括差分编码单元、高斯滤波单元、相位积分单元以及基带信号产生单元；所述信号检测与帧同步模块包括差分计算单元、互相关单元以及峰值检测单元；所述信号相位剥离模块包括共轭单元和复数乘法单元；所述载波同步模块包括初步估计单元；所述基于频率搜索和置信度标定的最大似然解调模块包括频率搜索单元、ML解调单元、置信度标定单元、CRC强力纠错单元。

再进一步地，所述差分编码单元，用于将AIS报文包含的24bits训练序列和8bits开始标记作为信号的同步序列，并对所述同步序列进行差分编码处理；

所述高斯滤波单元，用于利用高斯低通滤波器对差分编码后的信号的相位路径进行平滑处理；

所述相位积分单元，用于对经平滑处理后的信号进行积分处理；

所述基带信号产生单元，用于利用GMSK调制，对经积分处理后的信号相位取余弦和正弦，得到本地I、Q信号；