基于微纳卫星的AIS系统解调技术研究文献综述

 2022-11-12 04:11

文 献 综 述

  1. 研究背景及现状

随着世界海运的快速发展,海上船舶日益增多,航线越来越拥挤,海上航行安全正日益成为世界各国所必须面对的难题。为了解决这一难题,必须增强对海上航运的管理,所以世界各国研发出多种设备帮助海事部门进行船舶航行管理。而通用船舶自动识别系统(AIS)正是被人们开发出来的这类设备之一。《国际海上人命安全公约》中要求海上船舶必须安装该船载系统,用于近岸航线管理和避免船舶碰撞。

由于AIS系统受到通信距离约束,只能对近岸的船舶实施管理,无法实现对远海域船舶的探测、识别以及追踪。一个基于卫星的AIS系统方案可以实现上述目标。这将可以实现全球范围的覆盖,甚至可以进一步提高导航和安全监测的水平;还可以在全球范围内实现船舶的本地化,允许建立一个实时船舶位置数据库。

AIS一经提出,便受到了广泛的重视,世界各国都在引进和使用AIS系统,国际组织也给予了足够的支持。虽然AIS增强了船舶航行的避碰能力、方便了船舶之间的相互通信、提高了船舶航行的安全性、增强了相关海事部门的监管能力,但是AIS的很多功能仍然没有得到广泛的应用,其主要原因是很多功能没有制定统一标准。IMO正在完善AIS的各种功能并将其制定为统一的国际标准,增加AIS的通用性。我国的AIS体系建设己经处于世界先进前列,强大的AIS系统己经基本建立完成,但是其中也还存在一些问题,我国AIS设备的船舶安装率不够高,AIS系统中的很多电文信息也没有得到充分利用,而且目前国内虽然能够生产AIS设备,但是由于功能完善性和价格等问题,船舶所使用的AIS设备还大多是外国进口。因此,国内的AIS技术还需要更进一步的提高,同时在功能和创新性上也需要进一步发展。

  1. 星载AIS系统概述

2.1 AIS系统组成

星载AIS系统是从船载系统基础上发展而来,是为了适应新需求的一种技术上的重大进步。系统主要有两部分组成,船载发射机与星载接收机,如图1所示。

图1 星载AIS示意图

船载AIS发射机通过航行数据传感器将船舶航行的信息收集起来,发送给AIS信号处理机。AIS信号处理机按照通信协议规定的帧结构进行组帧。将组帧后的信号发给VHF通信机进行GMSK调制,然后变频到射频向周围发射。

星载接收机通过天线将船舶发射的信号接收下来,并直接在射频采样。然后对数字信号进行数字下变频、信道分离、突发检测、频偏估计、符号定时同步、解调、信号参数估计和信号恢复等处理,实现对于AIS信号的解调和碰撞分离。

2.2 AIS帧结构

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