[发明专利]一种基于ZYNQ的多通道全数字微纳卫星AIS接收机及实现方法

说明书

本发明公开了一种基于ZYNQ的多通道全数字微纳卫星AIS接收机及实现方法，包括：时钟模块，用于为高速ADC模块和数字信号处理模块提供所需的工作时钟；电源模块，用于为AIS接收机提供各种所需的模拟和数字电源；射频接收模块，用于接收AIS信号并对信号进行放大滤波；高速ADC模块，用于对上一模块处理后的AIS信号进行射频直接采样并将其转化为数字信号，然后将数字信号传送至下一模块；数字信号处理模块，用于对高速ADC模块获得的数字信号进行一系列处理，获取最终的AIS报文数据。本发明以ZYNQ片上系统作为硬件架构的核心，具有高集成度的优点，在有效减小载荷体积、实现小型化的同时有效降低功耗，更适于在微纳卫星上应用。

技术领域

本发明属于无线通信中船舶自动识别系统技术领域，特别涉及一种基于ZYNQ的多通道全数字微纳卫星AIS接收机及实现方法。

背景技术

海上交通情况复杂多变，船舶碰撞事故时有发生且不利于船舶监管，实现有效通信成为航运领域不容忽视的问题。船舶自动识别系统(AIS)应运而出，它通过与邻近船舶或岸基收发站等设备进行通信，交换航行信息，可以有效避免船舶碰撞，实现船舶交通管制及船舶状态监测。然而，传统的AIS由于通信距离的限制，无法完成大范围区域内船舶的监控和管理，已经无法满足航运业的需要。随着科技的高速发展以及卫星发射搭载问题的攻克，星载AIS系统得以提出和试验，它的实现有效弥补了传统岸基系统布站成本高、覆盖能力较弱的缺陷，大幅提升了现有的航运管制系统监管能力。

随着航天技术和微纳技术的发展，搭载AIS接收机的卫星平台也经历了一系列的变化，微纳卫星平台逐渐从探索试验阶段转入了应用运营阶段。微纳卫星，通常指质量小于十千克并具有实际使用功能的卫星，它具有功能密度高、研制周期短、成本较低且发射灵活的优点，在通信、导航、遥感、电子侦察领域应用广泛。与普通卫星相比，它的体积、重量与成本都实现了大幅地下降，但与此同时，它不便携带大功率电池，对有效载荷的体积与质量也提出了更多的限制。这一切都要求星载AIS接收机的设计在满足通信性能指标的同时，还必须考虑小型化和低功耗设计。

专利申请号为CN201310595370.X，发明名称为“星载AIS信道化接收装置及接收方法”的中国专利，是一种基于星地链路的多普勒频移设计的多信道AIS接收结构，它通过功分器将信号分为六个子信道，在各子信道单独设置下变频器、中频放大器、限幅鉴频器、AIS调制解调器，结构复杂不易于应用于小卫星平台。专利申请号为CN201610896066.2，发明名称为“一种基于超外差原理的AIS接收机”的中国专利，采用模拟下变频，以FPGA为控制核心，采用CMX7042芯片实现基带信号的解调译码，该接收机利用船载AIS基带处理芯片进行解调，性能无法满足星载AIS解调要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于ZYNQ的多通道全数字微纳卫星AIS接收机。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于ZYNQ的多通道全数字微纳卫星AIS接收机，包括时钟模块、电源模块和依次连接的射频接收模块、高速ADC模块、数字信号处理模块；

时钟模块，用于为所述高速ADC模块和数字信号处理模块提供所需的工作时钟；

电源模块，用于为AIS接收机提供各种所需的模拟和数字电源；

射频接收模块，用于接收AIS信号并对信号进行放大滤波；

高速ADC模块，用于对所述射频接收模块接收并处理后的AIS信号进行射频直接采样并将其转化为数字信号，然后将数字信号传送至所述数字信号处理模块；

数字信号处理模块，用于对所述高速ADC模块获得的数字信号进行数字下变频、抽取滤波、帧头突发检测、信号解碰撞、频偏估计、符号定时同步、维特比解调以及CRC校验处理，由此获取最终的AIS报文数据。

一种基于ZYNQ的多通道全数字微纳卫星AIS接收机的实现方法，包括以下步骤：