基于特征序列的星载ais信号检测

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1、分类号：中图分类号TN911．72学科分类号510．4010密级：天津理工大学研究生学位论文基于特征序列的星载AIS信号检测(申请硕士学位)学科专业：信号与信息处理研究方向：通信信号处理作者姓名：冯亚萍指导教师：马社祥2014年2月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’SDegreeSignalsDetectionofSatellite-BasedAISBasedonCharacteristicSequencesByFengYapi

2、ngSupervisorProf．MaShexiangFeb．2014独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天盗理工大鲎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。廿学位论文作者签名：冯亚平签字日期：劢J争年岁月；日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解墨盗墨墨太堂有关保留、使用学位论文的规

3、定。特授权墨盗墨兰太鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：导师签名签字日期：2∥牛年弓月乡日签字日期日摘要船舶自动识别系统(AIS)是一种无线通信系统，用于海上船舶之间，船岸之问通信。传统AIS受到距离的限制，只能对近岸水域的船舶进行监管。星载AIS打破了这种局限，它通过卫星接收AIS终端的消息，同时将信息反馈给岸上的监测中

4、心，以达到在大范围内监测船舶的目的。然而，受远距离和卫星与船舶之间相对运动的影响，卫星上接收到的AIS信号信噪比较低、带有大范围的时延和多普勒频移，信息无法正确检测。基于此，本文主要从帧同步和频偏估计两个方面研究了AIS信号检测，分析了现有算法的不足，并提出了改进方案：(1)针对AIS信号在传输过程中产生的大范围时延问题，本文基于AIS帧结构特点，提出了一种差分相关帧同步算法。算法中将AIS发送数据包结构中训练序列、丌始标志和结束标志设计为间隔式特征序列作为同步码，通过差分相关运算来实现帧同步。仿真实验结果表明

5、，该算法有较好的抗频偏特性，且在低信噪比下，性能要优于差分卷积法。(2)针对传输过程中AIS信号产生的大范围多普勒频移问题，本文在传统锁相环的基础上，提出一种最大似然(ML)辅助锁相环设计算法。算法中，首先利用ML算法初步估计频偏，对接收到的AIS信号进行频偏补偿，信号中残留的频偏将被缩小到锁相环快捕带以内，然后启动锁相环路进行频偏捕获和跟踪。仿真实验结果表明，该算法在大频偏和低信噪比条件下具有良好的跟踪性能。此外，本文还给出了线性相干解调和基于最大似然序列检测(MLSD)的Viterbi相干解调算法原理，并进

6、行了实验验证。仿真结果表明，两种算法均有较好的解调性能。关键词：星载AIS同步码帧同步多普勒频移锁相环路相干解调AbstractAutomaticidentificationsystem(AIS)isawirelesscommunicationsystem．Itcallbeusedtoidentifyandcommunicateeachotheratsea,includingbetweenshipsandshoreunits．ConventionalAIShasthelimitofdistanceanditon

7、lyCanbeusedtosupervisethekeywaters．Breakingthislimitation，Satellite-basedAISreceivestheAISterminalsignalsthroughthesatelliteandfeedbackstheinformationtomonitoringcenteroftheshoretoachievethepurposeofmonitoringshipsinthelargerange．However，influencedbytheremot

8、edistanceandrelativemotionbetweenthesatelliteandships，receivedAISsignalscannotbedetectedcorrectlywhicharewithlowSNR，alargerangeoftimedelayandDopplerfrequency．Basedonthis，thisdissertationstudiest