中小型无人机AIS侦察系统应用技术

船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)在船舶航行管理与航行安全中发挥了较大作用。通过分析AIS的基本性能及其在船舶航行管理中的作用及特点,提出将AIS设备集成于中小型无人机平台上的机载AIS系统,实现对巡察海域目标的实时动态可视化的监视与管控。介绍了中小型无人机AIS系统海域巡察的作用,详细描述了系统的性能、组成及其工作原理,分析了无人机载AIS信号的接收覆盖范围和主要关键技术,并阐述了系统工作流程及应用方式。     

基于卫星平台的AIS接收机设计

当前日益严峻的国际反海盗局势以及海军远海训练护航,迫切需要通过卫星平台侦收船舶的船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)信号来建立全球海域的船舶运行态势信息。通过分析船舶AIS信号特征和星上接收AIS信号的可行性,提出了一种星载双通道AIS接收机的实现方案。采用AIS训练序列模板相关匹配技术和瞬时测频实时纠偏技术,很好地解决了星上信号接收同步和多普勒频偏误判的问题。与传统方案相比,具有对卫星平台要求低、体积小和功耗低等优点。通过仿真分析和地面有线测试表明,基于该设计的星载AIS接收机很好地实现了对卫星覆盖区域内AIS信号的接收和解析。     

基于星载SAR与AIS信息融合的海洋监视综述

首先,综述了星载合成孔径雷达(SAR)、自动识别系统(AIS)及基于二者信息融合的海洋监视技术的研究现状;然后,在分析星载SAR与AIS数据特性的基础上,建立了适于二者信息融合处理的特征层融合模型,并深入分析了星载SAR与AIS信息融合的主要关键技术——多目标数据关联技术,在对传统基于位置特征的多目标数据关联方法研究的基础上,提出了基于多特征信息融合的多目标数据关联方法;最后,指出了需要进一步研究的重点问题。     

海洋监视卫星

随着海洋在国民经济发展和国防安全方面地位的不断提高,及时、准确地对海洋目标进行监视日益重要。同时,海洋目标本身的特点和海洋环境的特殊性使得卫星成为对海洋目标进行监视的高效解决方案。文中在介绍海洋监视卫星概念和发展的基础上,阐述了海洋监视卫星在目标监视中的作用,并对由海洋监视卫星组成的典型海洋目标监视系统和其定位技术进行了介绍,最后阐述了海洋监视卫星的关键技术。     

AIS地面测试系统设计概要

星载AIS系统通过对可视范围内的船舶信号进行监听和解调,并将解调后的信息打包下传至地面站,为海洋管理及船舶运营提供了大范围、高效率的状态数据。AIS分系统接收机主要实现对船载AIS信号的实时捕获和数据解调功能,为完成对AIS分系统接收机的综合测试,进行AIS地面测试系统信号源的研制。AIS地面测试系统信号源主要任务是通过对低轨卫星、船舶状态等的仿真和维持,依据国际电联无线电通讯部门ITU-RM.1371-5建议书规定的通信协议实时生成仿真数据、通信帧并模拟生成AIS信号,从而对AIS星载接收机功能和性能进行评估。     

星载AIS接收链路设计与仿真

分析和论证了自动识别系统(AIS)在低轨卫星中应用所涉及的相关问题,阐述了AIS系统特征 ,理论分析了低轨卫星与目标船舶的作用距离、低轨卫星的运行周期、多普勒频移对星载AI S通信的影响,并对星载接收链路进行了预计,给出了星载AIS接收机的实现方案。最后,对 相关理论结果进行了仿真。     

船舶自动识别系统基站布局若干技术参数的分析

船舶自动识别系统（AIS）是在船舶报告系统基础上发展起来的、基于时分多址(TDMA)算法的VHF通信系统。通过船-船和船舶-基站之间信息交换，能有效地改善航行安全。AIS系统的实施与应用，基站网络的规划与布局是重要的基础设施建设．本文对AIS基站布局设计中涉及的若干参数进行了分析，介绍了计算这些参数的方法，并归纳出基站布局设计的思路，可供我国实施AIS基站网络规划布局时参考。     

静轨光学卫星与自动识别系统的目标点迹关联与误差校正

静轨光学卫星对舰船目标监视时,由于探测距离较远存在较大的目标定位误差,影响后续目标跟踪的准确性。由于任务区域主要是海面,可能无法找到地面控制点(GCP)进行坐标校正。为了提高无控下静轨光学卫星对舰船目标的定位精度,同时实现多源数据的融合,该文提出一种基于船舶自动识别系统(AIS)数据的静轨光学卫星舰船目标点迹关联与误差校正方法。利用有理多项式系数(RPC)模型实现物方坐标到像方坐标的转换,通过迭代最近点(ICP)与全局最近邻(GNN)算法进行点迹关联,由关联点对实现误差校正。利用高分4号卫星图像与AIS数据进行了实验,实验结果表明该算法具有很高的关联正确率,同时极大提高了定位精度,基本可以满足实用性要求。     

国外海洋监视卫星系统的现状与发展趋势

详细介绍了国外（主要是美国和俄罗斯）海洋监视卫星系统的发展现状，给出了技术指标，在此基础上，阐述了海洋监视卫星的发展趋势。     

一种基于CMX910的AIS系统同步方案

同步的实现是自动识别系统(AIS)组网通信迫切需要解决的一个关键技术.针对这一问题,根据ITU-R M.1371协议介绍了自组织时分多址(SOTDMA)协议和AIS的同步技术,探讨了一种基于CMX910实现AIS同步的方案,并详细介绍了以CMX910的时间作为AIS设备的时间基准实现系统的直接同步和间接同步的方法.该同步方案目前已经在AIS工程中得到应用,应用效果良好.     

Use of Satellite Technologies for Power System Measurements, Command, and Control

This paper analyzes the use of wide-area measurement technologies including satellite-based methods for the command and control of power systems. The methods studied include the global positioning system (GPS) and low earth orbit satellites (LEOS). Satellite technologies have been used in a variety of applications requiring precise timing between geographically diverse locations. The deregulation of the electric power industry is placing increased demands on power transmission system utilization. Because deregulated power systems utilize long-distance high-power exchanges, satellite-based communication systems are useful in control of geographically large interconnected power systems. In this paper, the satellite-based measurements and commands are introduced for wide-area control. With the support of wide-area signals, a multiagent supervisory-level power system stabilizer is proposed here as a potential wide-area control structure. Increased loading of transmission facilities is an impetus for accurate dynamic thermal overhead electrical conductor ratings. The application of satellite-based measurement for improving the dynamic thermal rating of overhead transmission circuits is suggested.     

基于FPGA的星载AIS信号处理器的设计

针对星载AIS(船舶自动识别系统)接收系统提出了实现信号有效接收的总体方案。重点提供星载AIS信号处理器的硬件电路设计和基于FPGA信号处理软件设计。以AIS接收机整机为测试平台,通过仿真和试验验证了星载AIS接收机整机设计的有效性和可行性,此信号处理器可以满足星载AIS接收机的需求。     

基于卡尔曼滤波算法船舶AIS轨迹估计研究

AIS是集船舶导航、避碰、海事监管于一体的现代化无线电系统,在水上交通运输领域里发挥着重要作用。为了弥补AIS数据堵塞等原因导致更新数据不及时,造成船舶轨迹的不准确或者误差较大的问题,提出利用对卡尔曼滤波算法进行适当的修改,引入系统噪声和测量噪声,利用AIS船舶观测节点数据对系统状态做最小二乘法估计,对船舶运动轨迹进行平滑和预测,并对不同时间段可靠性误差进行分析,能够比较正确地估计出船舶轨迹。     

星载AIS信号的带通采样与恢复

针对卫星接收机对模拟器件性能要求较高的问题,提出直接对接收到的射频信号进行采样,将模拟信号转换成数字信号,后续处理用软件模块实现的方法。同时结合自动识别系统（AIS）本身两个载波频率接近以及带宽较窄的特点,根据Nyquist带通抽样定理实现以较低速率采样来获取船舶状态信息,研究了一种星载AIS信号全数字解调方法和信息检测恢复技术。首先介绍了带通采样原理,其次详细研究了多用户AIS信号采样频率的确定、两个频道信号分离方法以及单通道信号如何下变频为基带信号,其中基带信号检测采用简化的基于Viterbi的非相干检测方法,最后结合AIS协议进行信号的恢复,并通过示波器采集实际船台发送的AIS信号进行了实验,验证了该过程的正确性。     

星载AIS信号的带通采样与恢复

针对卫星接收机对模拟器件性能要求较高的问题,提出直接对接收到的射频信号进行采样,将模拟信号转换成数字信号,后续处理用软件模块实现的方法。同时结合自动识别系统( AIS )本身两个载波频率接近以及带宽较窄的特点,根据Nyquist带通抽样定理实现以较低速率采样来获取船舶状态信息,研究了一种星载AIS信号全数字解调方法和信息检测恢复技术。首先介绍了带通采样原理,其次详细研究了多用户AIS信号采样频率的确定、两个频道信号分离方法以及单通道信号如何下变频为基带信号,其中基带信号检测采用简化的基于Viterbi的非相干检测方法,最后结合AIS协议进行信号的恢复,并通过示波器采集实际船台发送的AIS信号进行了实验,验证了该过程的正确性。     

天基双通道AIS信号侦察系统方案设计与分析

天基AIS信号侦察系统可获取上千海里内船舶的AIS信号,形成国 家周边海域乃至全球海域的AIS态势信息。通过分析国内外相关研究成果,提出独特的天基 双通道AIS接收系统方案,并对关键参数进行论证比较,为研制通用性和平台适装性好的天 基AIS侦收系统提供理论参考。     

星载AIS的复值FastICA算法改进

针对星载船舶自动识别系统( AIS )的含噪复值信号盲分离算法分离效果不佳的问题,提出了改进的复值快速独立分量分析算法( FastICA)。该改进算法针对混合信号数目大于源信号数目的超定情况,对含噪混合信号的协方差矩阵进行特征值分解,利用其噪声对应的几个较小特征值估计噪声方差,修正白化矩阵,再应用Huber M估计函数优化该算法的目标函数。实验结果表明,运用该算法信号均方误差( SMSE)变小,信干比( SIR)变大,提高了信号的分离性能;同时,优化后的目标函数使算法具有良好的稳健性。     

GMSK iterative carrier recovery for AIS burst-mode

In this paper, an iterative carrier recovery algorithm of Gaussian filtered minimum shift keying (GMSK) in burst-mode was designed. The data utilization rate and precision of the traditional demodulation method for recovering carrier signal in burst data packet with limited-length is poor. In order to solve this problem, this paper proposed an iterative carrier recovery algorithm. This algorithm can improve the estimated precision of carrier recovery and data utilization rate of burst data packet in a large extent by performing multiple forward and backward iterations. And the algorithm can be implemented in Simulink environment. As the communication mode of automatic identification system (AIS) is abrupt, the algorithm is especially suitable for satellite-based AIS.     

星载AIS消息碰撞的MATLAB仿真

通过接收船舶自识别系统(AIS)广播消息,AIS卫星星座能够实现覆盖全球的船舶监视,但广播消息的时域碰撞将极大影响其性能指标。使用MATLAB模拟海上船只状态,对船舶自识别系统通信协议进行高度还原,研究星载AIS消息碰撞情况。仿真结果表明,在不同任务、不同条件下,星载AIS接收机天线均存在最优覆盖范围。仿真分析结果可为AIS微小卫星设计提供参考。     

一种旋转可控式二元AIS 八木天线阵列

为改善自动识别系统(AIS)数据丢失问题、增大AIS 基站通信距离、解决通信覆盖区域单一的问题, 针对传统AIS 全向天线和定向天线的不足,研究出旋转可控式二元八木天线阵,每个阵元都由八木天线组成,通过电控可以使两个阵元同步旋转,也可以分别旋转。当两八木天线平行时,天线阵增益最大,经测试可达近17 dBi。做了AIS 信息接收实验,天线可以接收距长江口50 海里以内水域的AIS 信息。通过各自旋转并改变天线阵元的角度,可以实现方向图的快速切换。对八木天线进行理论分析,利用基于有限元算法的HFSS 进行仿真,仿真结果与实验结果相近。该天线阵既确保了天线增益,又能通过电控来实现波束快速转换,较一般天线通信距离更长,且能灵活控制通信覆盖范围,对AIS 可靠的数据交换及海事监管具有一定的参考价值。