基于特征序列的星载AIS信号检测

发布时间：2017-08-30 01:21

  本文关键词：基于特征序列的星载AIS信号检测

  更多相关文章： 星载AIS 同步码 帧同步 多普勒频移 锁相环路 相干解调

【摘要】：船舶自动识别系统（AIS）是一种无线通信系统，用于海上船舶之间，船岸之间通信。传统AIS受到距离的限制，只能对近岸水域的船舶进行监管。星载AIS打破了这种局限，它通过卫星接收AIS终端的消息，同时将信息反馈给岸上的监测中心，，以达到在大范围内监测船舶的目的。然而，受远距离和卫星与船舶之间相对运动的影响，卫星上接收到的AIS信号信噪比较低、带有大范围的时延和多普勒频移，信息无法正确检测。基于此，本文主要从帧同步和频偏估计两个方面研究了AIS信号检测，分析了现有算法的不足，并提出了改进方案： （1）针对AIS信号在传输过程中产生的大范围时延问题，本文基于AIS帧结构特点，提出了一种差分相关帧同步算法。算法中将AIS发送数据包结构中训练序列、开始标志和结束标志设计为间隔式特征序列作为同步码，通过差分相关运算来实现帧同步。仿真实验结果表明，该算法有较好的抗频偏特性，且在低信噪比下，性能要优于差分卷积法。 （2）针对传输过程中AIS信号产生的大范围多普勒频移问题，本文在传统锁相环的基础上，提出一种最大似然（ML）辅助锁相环设计算法。算法中，首先利用ML算法初步估计频偏，对接收到的AIS信号进行频偏补偿，信号中残留的频偏将被缩小到锁相环快捕带以内，然后启动锁相环路进行频偏捕获和跟踪。仿真实验结果表明，该算法在大频偏和低信噪比条件下具有良好的跟踪性能。 此外，本文还给出了线性相干解调和基于最大似然序列检测（MLSD）的Viterbi相干解调算法原理，并进行了实验验证。仿真结果表明，两种算法均有较好的解调性能。
【关键词】：星载AIS 同步码 帧同步 多普勒频移 锁相环路 相干解调
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U675.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 星载 AIS 系统概述10-13
• 1.2.1 星载 AIS 系统结构10-12
• 1.2.2 星载 AIS 系统的关键任务12-13
• 1.3 AIS 信号检测研究现状13-14
• 1.3.1 同步算法研究现状13
• 1.3.2 频偏估计算法研究现状13-14
• 1.4 本文研究内容及结构安排14-16
• 第二章 AIS 信号检测相关理论16-24
• 2.1 AIS 帧结构16
• 2.2 GMSK 信号调制16-21
• 2.2.1 AIS 编解码规则16-17
• 2.2.2 GMSK 信号相位表示17-20
• 2.2.3 GMSK 信号 Laurent 分解表示20-21
• 2.3 匹配滤波器21-23
• 2.4 小结23-24
• 第三章 帧同步算法及其改进24-31
• 3.1 频谱分析法24-26
• 3.2 传统相关算法26-27
• 3.3 差分相关法27-30
• 3.3.1 算法原理27-28
• 3.3.2 实验仿真结果及对比分析28-30
• 3.4 小结30-31
• 第四章 载波频偏估计算法及其改进31-46
• 4.1 相关估计算法31-33
• 4.1.1 差分相关算法31-32
• 4.1.2 相关频率检测法32-33
• 4.2 锁相环跟踪算法33-39
• 4.2.1 锁相环原理33-34
• 4.2.2 鉴相器参数分析34-36
• 4.2.3 环路滤波参数36-37
• 4.2.4 实验结果37-39
• 4.3 ML 辅助下跟踪环设计39-45
• 4.3.1 算法原理39-42
• 4.3.2 仿真结果42-45
• 4.4 小结45-46
• 第五章 GMSK 信号相干解调算法46-57
• 5.1 线性相干解调46-49
• 5.1.1 算法原理46-47
• 5.1.2 实验结果及分析47-49
• 5.2 基于 MLSD 的 VITERBI相干解调49-56
• 5.2.1 算法原理49-54
• 5.2.2 实验结果及分析54-56
• 5.3 小结56-57
• 第六章 总结与展望57-59
• 6.1 工作总结57-58
• 6.2 展望58-59
• 参考文献59-62
• 发表论文和科研情况说明62-63
• 致谢63-64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：756489