基于AIS岸站的DGNSS修正电文播发系统研究

摘要

船舶自动识别系统AIS(AIS: Automatic Identification System)由岸基（基站）设施和船载设备共同组成，是一种新型的数字助航系统。AIS工作在VHF频段，采用SOTDMA多址通信，将船舶的动态信息和静态信息向附近水域船舶以及岸台广播。AIS受外界干扰小，能够有效提高船舶的航行安全，在船舶导航、通信、避碰、海上救援、海事调查等方面起着十分重要的作用。
　　GNSS定位模块向AIS系统提供了定位信息。在近海和狭窄的航道，较高的定位精度可以提高AIS的可靠性和可依赖性。GNSS定位技术受诸多因素影响，存在一定误差，利用DGNSS差分技术可减小误差提高精度。目前由于现有沿岸DGNSS系统差分信号广播使用中频信道，中频接收机不是船舶强制安装设备，因此使其应用范围受到限制，而AIS船站是IMO SOLAS公约强制安装的设备，研究利用AIS基站扩大DGNSS使用范围十分必要且可行。本文针对这一需求，主要研究了基于AIS基站的DGNSS系统，包括三个主要方面，一是基于IALA A-124建议案设计计算基站所在位置地理网格小区号软件，用以确定FATDMA时隙安排表;二是设计FATDMA时隙占用规则，用于发送DGNSS信息，确保DGNSS信息的发送满足时间和频率要求;三是将AIS移动站通过AIS信道接收到的二进制DGNSS电文恢复成RTCM格式，直接提供给船载DGNSS设备使用，提高船舶定位精度。
　　本系统的设计中，应用软件包括两部分，一是在windows环境下，利用QT软件，开发基站地理网格小区号计算软件，二是利用Keil软件，基于ARM处理器开发将移动站AIS电文恢复成RTCM格式信息的处理软件。在AIS基站，将差分参考台提供的RTCM SC-104格式信号，按照ITU-RM.1371 AIS电文编码，利用FATDMA所占用的时隙，进行二进制电文播发。在AIS移动站，将已经译码的AIS二进制电文，按照RTCM SC-104格式恢复成DGNSS信息，直接提供给船载DGNSS设备，提高GNSS接收机的定位精度。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 我国AIS发展现状

1．3 DGNSS系统

1．4 课题研究的意义

1．5 论文结构安排

第2章 系统总体设计与理论基础

2．1 基于AIS岸站的DGNSS系统架构

2．2 AIS系统

2．2．1 AIS系统组成

2．2．2 AIS电文传输与通信协议

2．2．3 AIS电文17

2．2．4 AIS信道接入方案

2．3 DGNSS原理及数据格式

2．3．1 差分GPS原理以及分类

2．3．2 差分数据协议

第3章 AIS基站广播DGNSS电文架构设计与实现

3．1 AIS基站广播DGPS电文系统物理层实现

3．1．1 差分参考站

3．1．2 DGPS修正数据采集服务器

3．1．3 AIS管理中心

3．1．4 DGPS修正数据转发服务器

3．1．5 AIS基站系统

3．1．6 船载AIS台站

3．1．7 系统节点之间数据传输方式

3．2 AIS基站FATDM时隙配置方法

3．2．1 FATDMA算法

3．2．2 FATDMA时隙配置指导原则

3．2．3 制定FATDMA方案

3．3 按照地理网格划分FATDMA小区号算法

3．4 小区号计算软件设计

3．4．1 软件流程设计

3．4．2 软件界面介绍

3．4．3 软件设计成果与使用方法

3．5 FATDMA时隙规划与DGNSS播发协调

3．5．1 FATDMA方案分配

3．5．2 为DGNSS电文安排FATDMA时隙

第4章 DGNSS电文接收与数据处理

4．1 硬件平台设计

4．2 差分编码实现

第5章 结论

参考文献

附录 英文缩写词、全写和英汉术语对照表

致谢

研究生履历