基于定时频偏补偿的星载AIS解调方法.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CN108512791A(43)申请公布日2018.09.07(21)申请号201810270861.X(22)申请日2018.03.29(71)申请人中国人民解放军国防科技大学地址410073湖南省长沙市开福区德雅路109号(72)发明人李松亭赵勇陈利虎杨磊陈小前白玉铸绳涛宋新(74)专利代理机构长沙国科天河知识产权代理有限公司43225代理人邱轶(51)Int.Cl.H04L27/22(2006.01)H04L27/20(2006.01)H04L27/00(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图5页(54)发明名称基于定时频偏补偿的星载AIS解调方法(57)摘要本发明提供一种基于定时频偏补偿的星载AIS解调方法，首先对经过下变频处理后的AIS基带信号进行功率检测，将AIS基带信号的功率值和预设功率阈值进行比较，如果经过下变频处理后的AIS基带信号的功率值大于预设功率阈值，则存储该AIS基带信号至信号存储模块；对后续输入的AIS基带信号继续进行上述操作，直到检测到AIS基带信号的功率值小于预设功率阈值；对存储的AIS信号进行定时频偏估计，确定其多普勒频偏值；然后利用多普勒频偏值补偿存储的AIS信号并输出；输出信号滤除带外噪声后送入差分解调和协议解析模块，最终输出AIS报文。相较于现有方法，该方法不仅估计准确度高，而且实现简单，且所需的计算量和占用的资源均比较小。CN108512791ACN108512791A权利要求书1/3页1.基于定时频偏补偿的星载AIS解调方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对当前输入的AIS基带信号首先经下变频处理，然后对经过下变频处理后的AIS基带信号进行功率检测，将功率检测到的经过下变频处理后的AIS基带信号的功率值和预设功率阈值进行比较，如果经过下变频处理后的AIS基带信号的功率值大于预设功率阈值，则存储该AIS基带信号至信号存储模块；继续对后续输入的AIS基带信号进行上述操作，直到检测到AIS基带信号的功率值小于预设功率阈值；步骤2、对信号存储模块中存储的AIS基带信号进行定时频偏估计，确定其多普勒频偏值；步骤3、基于步骤2估计的多普勒频偏值补偿信号存储模块存储的AIS信号并输出；步骤4、将步骤3的输出信号输入至低通滤波器模块，并将经低通滤波器模块滤除带外噪声后的AIS信号送入差分解调和协议解析模块，最终输出AIS报文。2.根据权利要求1所述的基于定时频偏补偿的星载AIS解调方法，其特征在于，步骤1中的功率检测通过加入滑动窗并求平均的方法来实现，当某一个滑动窗内的平均值超过了预设的阈值功率时，则认为是存在AIS信号，否则认为不存在AIS信号。3.根据权利要求1所述的基于定时频偏补偿的星载AIS解调方法，其特征在于，步骤2包括以下分步骤：步骤2.1、AIS基带信号的复数域表达式为其中fd为多普勒频率，Ts为采样周期，n为采样点数，为调制相位；假设AIS基带信号采样率为N倍码速率，其中N为正整数且满足奈奎斯特采样定理；首先从信号存储模块中取出存储的AIS基带信号其24比特训练序列部分即8N+1点开始至32N点，并分成N组，分别为：(8N+1,9N+1，......，31N+1)，(8N+2,9N+2，......，31N+2)，......，(9N,10N，......，32N)，也即对AIS基带信号进行抽取分组；抽取分组后的AIS基带信号的复数域表达式为其中Tb为AIS基带信号码速率，m为抽取分组后的采样点数；步骤2.2、对AIS基带信号进行抽取分组后得到的每一组抽取序列进行相邻比特位的差分运算，得到各组抽取序列其复数域的表达式为即得到N组抽取序列各自对应的差分复数值，其中为相邻比特位的相位差值，其取值为±65°两种情况；步骤2.3、对经过步骤2.2计算所获得的N组差分复数值再次进行两两相邻位的差分运算，得到各自对应的复数域表达式可以有效的滤除多普勒频偏带来的影响，的值仅包含三种情况：0°，±130°；步骤2.4、将步骤2.3得到的N组复数序列分别取其实数部分的幅度值并进行累加，用以减小随机噪声带来的影响，得到相应的N个不同的累加值，最大的累加值所对应的那组抽取序列便是最佳采样训练序列；步骤2.5、根据得到的最佳采样训练序列,后续每隔N-1个采样点取出一个采样值,确定AIS基带信号的最佳采样序列；步骤2.6、对AIS基带信号的最佳采样序列进行复数域的平方运算，得到2CN108512791A权利要求书2/3页步骤2.7、对步骤2.6的复数域平方结果依次交替与+1和-1相乘，对交替相乘之后的结果通过离散傅里叶变换进行功率谱密度估计，并记录下功率谱最大幅值处对应的频率值，记为fe,该值也即多普勒频偏值。4.根据权利要求