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基于STM32的AIS基带系统的研究与实现
| 论文题名： | 基于STM32的AIS基带系统的研究与实现 |
| 关键词： | 船舶自动识别;MATLAB仿真;STM32硬件平台;AIS基带系统;高斯滤波器;调制解调 |
| 摘要： | 随着航运业的发展，船舶自动识别系统（Automatic Identification System，简称AIS）得到了广泛的应用。AIS系统通常由信息处理模块、基带处理模块和射频收发模块三大部分组成，其中基带处理模块作为系统的核心，主要负责基带信号的调制解调。传统的AIS基带处理模块通常采用专用 ASIC芯片或者FPGA、DSP等运算处理器完成，但这些方案普遍存在体积大、价格昂贵的缺点。本论文结合 AIS基带处理的现状，提出了一种基于软件无线电的实现方案，该方案采用低成本高性能的STM32平台完成AIS系统的基带获取和基带信息处理的任务，系统结构简单，有效缩小了设备体积。 论文以基带处理模块的工作流程为切入点，先重点研究了基带调制和解调过程中每个模块的工作原理、流程及实现方法，然后针对MCU平台的特殊性提出合理的解决方案，再对算法进行了MATLAB仿真，最后根据STM32硬件平台进行算法优化和系统调试。本文重点的研究内容如下： (1)调制部分的关键技术是高斯低通滤波器和MSK调制的软件实现。针对软件滤波运算量大而STM32单片机运算速度较慢的问题，本文采用基于波形存储的查表法实现高斯滤波，不仅保证了系统的实时性，也有效避免了数字滤波器的量化误差。然后对高斯滤波输出求积分就可以得到相位路径，再经过sin和cos变换即可得到I、Q两路正交信号。 (2)解调部分主要研究了非相干解调的实现方式，为了降低解调误码率，系统选用1bit差分解调的实现方式。同时也对解调过程中的突发检测和位同步进行了深入研究，利用GMSK信号本身的训练序列的相关特性，采用互相关函数检测突发信号，并且可以直接获取信号的最佳采样点，从而实现信号的位同步。该方法简化了位同步的过程，极大的减少了系统的运算量。 (3)对基带信号预编码过程中涉及到的HDLC协议和NRZI编解码原理进行分析，设计出完整的AIS基带信号调制解调在STM32平台上的实现方法。 论文通过对 AIS基带处理模块的原理分析、实现方案对比、软件仿真和基于STM32硬件平台的调试验证了方案的可行性。 |
| 作者： | 刘淑艳 |
| 专业： | 信息与通信工程 |
| 导师： | 黄秋元 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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