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VDES海上陆基系统船舶的同步定位研究
| 论文题名： | VDES海上陆基系统船舶的同步定位研究 |
| 关键词： | 甚高频数据交换系统;海上陆基系统;载波同步;频偏估计;目标定位 |
| 摘要： | 甚高频数据交换系统（VDES）是对自动识别系统（AIS）进行升级和加强版的天地一体化海上通信系统，是近几年海事界的研究热点。能够对VDES海上传输信号进行准确的接收，实现海上航行的船舶的自主定位，对确保海上安全来说具有的重要意义。本文基于VDES的最新研究进展，主要研究了VDES的陆基系统——VDE-TER系统的同步与定位方法。 本文首先研究了最新研究进展中VDES各链路的帧结构以及频谱划分，并着重对VDE-TER的调制方式进行了介绍，根据VDE-TER海上信道特性进行了模型建立，分析了信号在海面上传输时的链路损耗，并进行了仿真分析。然后在此基础上，研究了VDE-TER的同步方法，基于VDE-TER的帧结构特性，研究了几种适用于VDE-TER的数据辅助载波同步算法：Fitz算法、Lamp;R算法、Lamp;W算法以及Kay算法，并分别对各算法的频偏估计范围以及估计均方误差在VDE-TER系统环境下进行了仿真分析。最后根据VDE-TER同步序列的双巴克码特性，改进了一种基于VDE-TER同步序列特性的频偏估计算法，同样在VDE-TER系统环境下对改进的算法进行了仿真，并将频偏估计性能与上述几种载波同步算法进行对比分析，验证了改进算法无论是在低信噪比环境还是高信噪比环境都具有较好的估计性能。 在对信号进行了准确的同步接收之后，研究了适用于VDE-TER的定位算法，主要包括两种传统的基于达到时间差（TDOA）原理的Taylor算法和Chan算法，分析了Chan算法在3基站进行定位时和3基站以上进行定位时的不同解算过程，然后建立船舶的运动模型，对两种算法的定位性能进行了仿真分析，此外，还研究了两种算法的几何定位精度，对于基站在不同数目，不同几何分布时仿真了算法的几何精度因子（GDOP），验证了算法在几何分布较好时具有更高的精度。最后针对基站几何分布较差，没有足够数目基站覆盖的特殊情况，研究了一种基于单基站和反射点进行定位的改进算法，改进算法可以同时估计出船舶与反射点的位置。在MATLAB平台上对算法的定位性能进行了仿真验证，证明了改进的定位算法具有比传统的TOA/AOA单基站定位算法更高的定位精度。 |
| 作者： | 安文君 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 汪茂 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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