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星载AIS系统中载波同步关键技术的研究
| 论文题名： | 星载AIS系统中载波同步关键技术的研究 |
| 关键词： | 星载船舶自动识别系统;时延估计算法;频偏估计算法;傅里叶变换;信号检测 |
| 摘要： | 星载船舶自动识别系统（Automatic Identification System，AIS）是采用先进的卫星接收技术对处于较大范围内及远海海域的船舶进行识别、监控的信息安全系统。载波同步是星载AIS中的一个核心技术，直接关系到接收机解码的正确性，影响通信的可靠性。本文主要针对载波同步中时延和频偏估计的关键技术进行研究，通过互相关、FFT、最大似然等理论思想提高算法的估计范围及估计精度。 （1）本文提出了一种基于M&M时延估计算法的改进算法。根据星载AIS信号特征，限定了参量范围，通过设置辅助因子去除受噪声干扰较大的点，改善估计的效果。仿真实验结果表明针对星载AIS信号，当信噪比为20dB时，改进算法的时延估计均方误差相比于原算法降低了两个数量级。另外，根据互相关理论，提出了一种针对该系统的时延频偏联合估计算法。推导了该算法的计算公式，采用逐步搜索的方法设定参考频率集，根据使互相关函数达到最大值的频率信息得到频偏估计值，并根据峰值点位置确定时延估计值，通过频域变换计算互相关函数，达到简化的目的。仿真实验结果表明，该算法可以在信号存在频偏的情况下准确的估计出时延值，同时可以得到频偏估计值，其估计的范围可达到4000Hz-4000Hz。 （2）提出了一种基于傅里叶变换的频偏估计算法的改进算法。通过改变周期图峰值范围，扩大正频偏估计范围，利用接收信号的幅角信息判断频偏符号并对负频偏的估计估计结果进行校正。仿真结果表明，改进算法的估计的范围扩大为原算法的两倍。另外，提出了一种基于L&R算法，利用已知的训练序列进行频偏估计的算法。通过分析相位模糊问题，并根据星载AIS信号的频偏范围，确定正确频偏的可能值集合；通过计算最大似然函数确定最终的结果。仿真结果表明，该算法频偏估计的范围比较原算法扩大了四倍，且具有较高的估计精度。 （3）建立了实际信号截取检测的实验平台，利用局域网将计算机与检测仪器相连接进行信号检测。采集实际船台和模拟大频偏的AIS信号数据并上传到计算机，利用计算机软件对数据进行分析，实验结果表明，提出的算法能够较为准确的估计信号参数，补偿解码后能够得到正确的信息。 |
| 作者： | 郭鑫 |
| 专业： | 信号与信息处理 |
| 导师： | 马社祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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