多通道多目标星载AIS侦察信号模拟系统.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CN107066693A(43)申请公布日2017.08.18(21)申请号201710148410.4(22)申请日2017.03.14(71)申请人长沙鼎端电子技术有限公司地址410000湖南省长沙市芙蓉中路湖南财富中心财座1802(72)发明人单珍金灵芝周平(74)专利代理机构湖南省国防科技工业局专利中心43102代理人冯青(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)G01S19/42(2010.01)G01S19/52(2010.01)权利要求书2页说明书6页附图7页(54)发明名称多通道多目标星载AIS侦察信号模拟系统(57)摘要本发明涉及多通道多目标星载AIS侦察信号模拟系统。是一种对星载AIS多通道侦察系统在轨运行时接收多目标混叠的动态AIS信号进行模拟的系统。本发明系统产生两路信号、四个通道AIS信号的所有滤波、变频均为全数字计算，通道间一致性好，信号杂散小、谐波分量小；时钟采样率高，所生成AIS信号的时间分辨率高，时间延迟的控制精度可达约8us量级；可以产生AIS目标个数多、连续仿真时间长（大于五分钟以上），可以仿真同一视场内0～10000艘船的任意场景。可以实现逼真产生的星载侦察时接收具有相对运动引起的多普勒频移、幅度起伏等的动态变化多目标混叠的AIS射频信号。CN107066693ACN107066693A权利要求书1/2页1.多通道多目标星载AIS侦察信号模拟系统，包括一台CPCI工控机、信号产生卡、两块DAC子卡，所述CPCI工控机上运行有场景数据产生软件、数据加载软件，其特征在于，所述场景数据生成软件根据用户设定场景模拟生成卫星接收的多目标多通道AIS基带信号数据文件，对于海面上的多艘船只发射AIS信号场景，按照如下步骤模拟：第一步，读取用户选择的包含卫星位置、速度的卫星星历文件，在卫星可视视场海面上随机产生N艘船的位置、速度、航行状态；第二步，第一艘船按照ITU-RM.1371-5技术规范根据其航行速度和状态决定其发射间隔Tr，在其发射间隔Tr内随机选择一个时隙时刻进行发射，然后根据发射间隔和首次发射时隙，依次确定该艘船后面所有的时隙发射时刻；第三步，对后续第n艘船，首先判断是否有船在其视场小区范围内；第四步，第k艘船随机选择首次发射时隙并根据发射间隔确定后面时隙；第五步，判断第k艘船的所有发射时隙与其视场小区内船已分配时隙是否冲突；若不冲突，则进行下一艘船生成，若冲突，则重新回到第四步，直至不冲突；第六步，判断所有船的时隙分配是否完毕，即k是否大于N，若否，则重复第三步，若是，则记录下每艘船的发射时刻和占用的时隙号，根据时隙号和发射时刻，生成该时隙的AIS数据；所述数据加载软件是选择场景与基带信号生成软件产生的数据文件，下载到信号生成母板上，用于播放所生成的数据文件波形。2.根据权利要求1所述的多通道多目标星载AIS侦察信号模拟系统，其特征在于，所述信号产生卡是基于66MHz、64位PCI总线的CPCI插卡，用于连接DAC子卡并完成部分数字信号处理功能。3.根据权利要求1所述的多通道多目标星载AIS侦察信号模拟系统，其特征在于，根据时隙号和发射时刻，生成该时隙的AIS数据，具体过程如下：根据第k个辐射源第i个时隙号对应的时隙时刻tk,i以及ITU-RM.1371-5技术规范，生成采样率fs1＝为38.4kHz的GMSK调制的AIS基带信号其中表示取整运算，将多个时隙的信号数据乘以船载发射天线增益、星载接收天线增益和多普勒频移后按照每个时隙的对应时刻进行时域叠加，即可得星载AIS基带信号数据：上式C为幅度归一化因子，式中Prk,i为每一个时隙的接收信号功率，fdk,i为每一个时隙的多普勒频移，τk,i为每一个时隙的时间延迟量，φk,i为每一个时隙的通道间的相位差，Ik为时隙序号，n为叠加信号数量，j为叠加信号序号；各量的计算方式如下所示：a)功率(幅度)的计算在(1)式中Prk,i为接收信号功率空间衰减量，根据侦察方程其计算功率如下(2)式中PT为已知的船载AIS发射功率，λ为AIS信号波长，Gtk,i为船载AIS发射天线在tk,i时刻卫星指向方向上的增益，典型的船载AIS天线增益的经验计算公式如下2CN107066693A权利要求书2/2页其中θt,i为卫星所在船的当地仰角，其计算公式为TT其中xsk,i＝[xsk,i,ysk,i,zsk,i]和xtk,i＝[xtk,i,ytk,i,ztk,i]分别为卫星和第k艘船在tk,i时刻地心地固(ECF)坐标系下的三维位置，||·||表示2范数，rk,i为卫星和船的距离：rk,i＝||xsk,i-xtk,i||(5)(6)式中的Grk,i为星载接收天线在tk,i时刻第