机载AIS接收性能及抗衰落技术的研究

摘要

船舶自动识别系统（Automatic Identification System，AIS）是一种工作于甚高频的船舶识别和导航系统，AIS采用自组织时分多址（Self-organizing Time Division Multiple Access，SO-TDMA）通信协议，主要用于海上航行船舶的数字化导航，能够实现船舶与船岸间航行信息的自动交换。机载平台是在巡逻机、搜救直升机、预警机等各类飞机上加装AIS接收机，从高空对大范围海域的AIS信号进行接收和检测，从而极大地扩充岸基基站的监测范围。此外，由于机载平台的灵活性，也可以实现对特定船舶或区域的连续跟踪，从整体上提高了海运监测的完整性和连续性。但机载AIS也同时面临着更大的挑战，首先机载AIS信号会发生时隙冲突，其次，海平面存在的多径效应和噪声会严重影响通信质量。基于此，本文以机载AIS为应用背景，对船舶检测概率、信道估计算法和去噪算法等内容进行研究，主要内容内容如下：
　　1.建立了机载AIS接收信号时隙碰撞概率分析模型。分析了机载接收机在不同高度下的覆盖范围，并在此基础上，推导出了机载接收机在不同情况下的船舶检测概率计算方法。
　　2.根据机载AIS通信环境的特点，建立了满足莱斯衰落的频率选择性信道模型，并提出了一种用于信道估计的快速最小均方误差（Least Mean Square，LMS）算法。该算法借助训练序列，通过高斯消元法估计出信道参数，并依据LMS思想，得到了其快速收敛形式。仿真结果表明，快速LMS算法能够准确地估计出信道参数，且具有计算复杂度低，收敛速度快等优点。
　　3.提出了一种基于自适应维纳滤波的去噪算法，该算法首先对信噪比进行估计，然后以训练序列作为参考信号，根据原始信号与噪声的功率谱不同，利用维纳滤波将噪声去除，以达到降低系统接收端误码率的效果。仿真结果表明，经过维纳滤波后，系统的误码率明显降低。

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第一章 绪论

1 .1 研究背景

1 .2 国内外研究现状

1 .3 本文研究内容与结构安排

第二章 机载AIS时隙冲突分析

2 .1自由空间的传播损耗

2 .2传统的电磁波传播损耗模型

2 .3 AIS基站覆盖半径计算模型

2 .4 机载AIS接收机船舶检测率分析

2 .5 本章小结

第三章 机载AIS抗多径衰落算法

3 .1多径衰落信道

3 .2衰落信道的统计特性

3 .3航空信道模型

3 .4信道估计技术

3 .5机载AIS系统信道建模及估计

3 .6本章小结

第四章 机载AIS抗噪声算法

4 .1 信号与噪声

4 .2 去噪算法原理

4 .3 基于自适应维纳滤波器的去噪算法

4 .4 本章总结

第五章 总结与展望

5 .1 总结

5 .2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢