[发明专利]一种高冲突下的卫星AIS信号检测处理装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对卫星接收AIS(AutomaticIdentificationSystem，自动识 别系统)信号的检测处理装置及其方法，该方法可以有效地处理多普勒频偏和 信号冲突。

背景技术

对于地面AIS系统，不同终端间或与基站的通信是在一个SOTDMA (self-organizedtimedivisionmultipleaccess，即自组织时分多址接入)帧覆盖区 域(约200海里)内进行，一个SOTDMA帧有2250个时隙，通信之前终端会 预先申请一个或两个连续的TDMA时隙，在同一个SOTDMA帧内的终端被自 组织的分配到了不同时隙，从而有效地避免了SOTDMA帧覆盖区域内不同终端 发送信息到地面站时的信息冲突。而对于卫星AIS系统，其延续使用地面AIS 协议(SOTDMA协议)，但是单颗卫星的有效覆盖范围通常远大于一个SOTDMA 帧的覆盖区域，此时卫星AIS接收机会收到来自不同的SOTDMA帧覆盖范围内 的终端发送的信息，使得接收机端信息冲突概率增大。

参考图1和图2，可以看出其冲突机理有两种情况，(1)卫星接收范围内包 含多个自组织区域(SOTDMA区域)，不同组织区域内的终端可能会在同一个 时隙内发送AIS信息，并同时到达卫星接收机，导致AIS信号冲突；(2)对于 卫星AIS系统，“终端-卫星”间传输距离远大于200海里，导致不同终端间的 相对传输时延远大于2ms，这会引起不同时隙间信息也存在相互干扰，也就是说 即使监测区域内的终端在不同的时隙内发送AIS信息，由于信号传输时延影响 也会导致AIS信号冲突。这两种冲突现象都会导致AIS信息接收错误，继而对 终端检测的概率降低，解决卫星AIS多网信号冲突问题是卫星AIS的关键技术 之一。

显然，每个时隙信息冲突概率与卫星有效覆盖范围内终端数量和船台设备 信息报告速率有关。卫星AIS系统信息冲突问题直接关系到卫星AIS系统对终 端信息监测的可靠性与整个系统容量，因此需要对信息冲突问题提出合理的解 决方案。

并且，LEO卫星(LowEarthorbit，近地轨道)引入较大的多普勒频偏，这 与终端的位置有关，而频偏的存在也可能会对接收机的载波同步造成影响。对 于全波束的AIS天线，由于AIS通信速率为9.6kbps，多普勒频偏接近±4kHz 会对终端信息监测的可靠性带来极大影响。

对于同频同时冲突的多信号分离目前主要通过高精度测向加波束合成的方 式或盲分离方式。但由于受到多波束天线设计、天线互耦、测向精度、信道条 件等影响，在实际工程中推广应用困难较大。本发明将采用了简易的单通道接 收处理方法，通过多普勒频偏的差距在基带分为多个通道，分别对信号滤波处 理，以提高对终端信息监测的可靠性。

发明内容

本发明为了解决上述至少一个问题和/或不足，并提供下述至少一种优点， 相应的提供了一种高冲突下的卫星AIS信号检测处理装置和方法，能够提高对 终端信息监测的可靠性。

一方面，提供一种高冲突下的卫星AIS信号检测处理装置，信号首先依次 通过该装置中的射频滤波模块、基带滤波模块，对于成功解调的本组信号再利 用干扰消除模块实现小信号的进一步解调，该模块将已经成功解调的信号重新 调制并与原信号做差，将信号差重新通过基带滤波实现小信号解调；利用不同 终端多普勒频偏的差异，所述基带滤波模块中具有多个窄带滤波器；其中干扰 消除模块使得频偏相同而功率不同的碰撞信号分离。

另一方面，提供一种高冲突下的卫星AIS信号检测处理方法，首先将AIS 信号进行射频滤波；然后经过射频滤波的信号进入基带，利用不同终端多普勒 频偏的差异，在基带中设计多个窄带滤波器，实现不同频偏信号的滤波；最后 对窄带滤波后不同频偏的AIS信号实现初步分离。

当信号包含大信号和小信号时，如果可以对大信号成功解调(此时小信号 被看做干扰)，干扰消除技术主要包括对大信号的重新调制和与原信号做差，将 信号差再一次进行解调。

通过多普勒频偏的差异在基带模拟多通道接收，并在各个通道增加干扰消 除技术，综合两种方法提高卫星接收端的信号检测概率。

附图说明

图1为卫星AIS信号冲突产生原因；

图2为卫星AIS信号冲突类型；

图3为卫星AIS信号多普勒频偏与终端位置关系；