一种基于星载AIS系统的信号检测与频偏估计算法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112822134A(43)申请公布日2021.05.18(21)申请号202110022541.4(22)申请日2021.01.08(71)申请人上海航天电子有限公司地址201821上海市嘉定区叶城路1518号申请人上海科学仪器厂有限公司(72)发明人戴雨峰(74)专利代理机构上海航天局专利中心31107代理人余岢(51)Int.Cl.H04L27/00(2006.01)H04L7/00(2006.01)H04J3/06(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种基于星载AIS系统的信号检测与频偏估计算法(57)摘要本发明公开了一种基于星载AIS系统的信号检测与频偏估计算法，在相关检测前，先将差分后的接收序列需要减去自身均值，即减去直流分量，再与本地序列进行相关，则在频偏指标要求范围内，其相关峰值和峰值特征均与频偏大小几乎无关，可在不同频偏条件下使用统一的检测器结构。本发明将自适应门限相关检测法与峰值特征匹配法相结合，次峰由于特征不匹配被筛除。两者结合克服了由于训练序列为非伪随机码带来的次峰干扰问题，准确检测到最佳峰值位置。本发明可以有效对抗星载条件下的多普勒频偏大的问题，在指标要求的‑4kHz～+4kHz范围内，漏警概率远低于系统丢包率，且系统丢包率跟频偏大小无明显关系。CN112822134ACN112822134A权利要求书1/1页1.一种基于星载AIS系统的信号检测与频偏估计算法，其特征在于，包括步骤如下：步骤一、模拟输入信号被AD采样后转成数字信号，经过数据延迟器，若没有检测到信号，则AD采样之后直接正交混频，否则将数据延迟之后的信号进行正交混频；步骤二、混频后信号经过低通滤波器，以滤除带外噪声和镜像频谱，滤波器带宽包含最大频偏时的信号；步骤三、进行数据差分运算，差分后的信号分成三路，分别送入相关检测器、频偏估计模块和匹配滤波模块；步骤四、当相关检测器输出满足峰值且大于自适应门限时，进行特征匹配，只有当特征误差小于设定的门限时，才表示检测到信号；步骤五、若检测到信号，即找到帧头，做如下三个操作，其一用缓存的差分数据进行频偏估计，并根据估计结果调整DDS频率控制字进行频率补偿；其二进行初相补偿；其三将已完成频偏补偿的训练序列和帧头重新进入，使得在下一次帧头到来之前的时间内，频率已补偿且位同步锁定；步骤六、差分之后进行匹配滤波、位同步、数据判决、帧头帧尾检测、CRC校验操作。2.如权利要求1所述的一种基于星载AIS系统的信号检测与频偏估计算法，其特征在于，所述步骤三中，相关检测前，先将差分后的接收序列需要减去自身均值，即减去直流分量，再与本地序列进行相关。3.如权利要求1所述的一种基于星载AIS系统的信号检测与频偏估计算法，其特征在于，所述步骤四中，采用雷达领域恒虚警率检测的结构来得到自适应门限。4.如权利要求1所述的一种基于星载AIS系统的信号检测与频偏估计算法，其特征在于，所述步骤四中，假设考虑主峰前面的L个次峰，次峰与主峰的比值分别为λi0，其中i＝1，2，...L；当检测到峰值且大于自适应门限，则计算峰值前固定位置的次峰值与主峰值的比λi，然后按照以下公式计算出误差平方和：若e＜δ，δ为设定的门限，则认为满足特征，表示检测到信号；若e＞δ，则认为不满足特征，表示尚未检测到信号。5.如权利要求1所述的一种基于星载AIS系统的信号检测与频偏估计算法，其特征在于，所述步骤五中，进行初相补偿包括调整位同步环的相位。6.如权利要求1所述的一种基于星载AIS系统的信号检测与频偏估计算法，其特征在于，所述步骤五中，将已完成频偏补偿的训练序列和帧头重新进入，即切换数据延迟开关，使输入到正交混频器的数据为延迟若干符号之后的数据，使得在下一次帧头到来之前的时间内，频率已补偿且位同步锁定。2CN112822134A说明书1/6页一种基于星载AIS系统的信号检测与频偏估计算法技术领域[0001]本发明涉及船舶通信领域，具体涉及一种基于星载AIS系统的信号检测与频偏估计算法。背景技术[0002]随着航运业务的不断发展，现有的海事通信技术难以满足日益增长的用户需求，基于VDES的“空天地海”通信网络成为国际海事通信研究的热点。“空天地海”网络旨在完善海事通信中船岸、船间、船舶与卫星之间的通信，弥补我国海事通信在覆盖范围、通信质量等方面的欠缺。本发明的研究对象是“空天地海”网络中天基VDES的AIS子系统，具体是海事通信中用于船舶与卫星之间通信的星载AIS接收机。[0003]星载AIS接收机的研制需要解决两个关键问题：[0004]首先，针对AIS信号的突发特性，有必要设计一种基于训练序列的可靠信号检测算法，从而在检测到信号之后，可根据缓存