星载AIS碰撞信号分离技术研究文献综述

 2022-11-12 04:11

文 献 综 述

一、研究背景及应用

船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS) [1]是国际海洋组织强制规定使用的新型船舶辅助导航设备,目前已成为海上交通的通用系统。AIS有助于改善导航安全和促进改善海上事件的控制和监测,可以弥补传统的雷达监测在目标自动识别及获取航行动向信息等方面的不足,在加强海上生命安全、提高航行的安全性和效率,以及对海洋环境保护等方面有着十分重要的作用,受到了越来越多的关注。由于受到传输路径的影响,船舶 AIS 系统的通信距离仅为视距通信,因而其覆盖面积有限,实际使用过程中船舶之间的通信距离范围为20 海里左右,船舶对岸的通信距离为40 海里左右[2]。根据大范围海域内航行安全性、国防以及环境保护的需要,近年来提出星载接收AIS信号概念[3]。星载AIS系统是指利用低轨道卫星搭载AIS收发机[4],在空中接收并存储船载AIS设备发射的船舶信息,然后转发给岸上有关用户,达到对海上船舶交通情况进行全球实时监控的目的[5]。星载AIS基站技术与目前的船载AIS系统相比,采用低轨卫星发射,具有全天候、远距离、多参数、大范围等特点,另外还具有没有国籍限制的优点,因此星载技术在海洋监管方面具有以下几方面显著的优势:[6]

(1)服务质量高:可以提供的AIS信息包括全部航行信息,内容丰富;

(2)对用户的要求少:星载AIS基站不属于点对点通信系统,用户无需支付任何相关通信费用;

(3)覆盖范围广:星载AIS系统可以实现全球覆盖,包括极地区域;

(4)对于监测、跟踪系统,最关键的技术就是探测性能。如果增设专用的卫星AIS使用频道,能够有效提高系统通信的容纳能力,适合于当今海上船舶交通的快速发展趋势;

(5)以国家安全战略的角度出发,通过建立星载AIS基站系统来获取全球范围内水域的船舶动态数据,可以从中分析提取相关的战略信息如国防、经济、安全等方面的信息,这对于一个国家发展具有十分重要的战略意义。

目前,基于星载的AIS系统受到越来越多的关注和研究[7-9]

  1. 星载AIS碰撞信号分离的关键技术

发展星载 AIS系统重点要解决 AIS时隙碰撞问题。星载 AIS接收机接收时隙碰撞的原因可以分为有以下两种:

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