《（毕业设计论文）船舶自动识别系统中数字调制算法的编程实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（毕业设计论文）船舶自动识别系统中数字调制算法的编程实现（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 东海科学技术学院东海科学技术学院毕毕 业业 论论 文（设计）文（设计）题 目： 船舶自动识别系统中数 字调制算法的编程实现 系 ： 学生姓名： 专 业： 电子信息工程 班 级： 指导教师： 起止日期： 3 船舶自动识别系统中数字调制算法的编程实现船舶自动识别系统中数字调制算法的编程实现（浙江海洋学院东海科学技术学院，浙江 舟山 316000）摘摘 要要随着世界船舶数量的不断增加及船舶向大型化和高速化方向发展，世界重要水道越来越拥挤，安装 AIS 的目的是使所有安装 AIS 应答机的船舶为其它装有 AIS 应答机的船舶能“看得见” 。由于这种特性，AIS 将为船舶提供一种有效的避碰措施，并使雷
2、达功能极大的增强。AIS 的通信技术得到快速发展，许多优秀的调制技术应运而生，其中 GMSK 技术是无线通信中比较突出的一种二进制调制方法，它具有良好的频谱特性和较好的抗干扰性能，特别适用于无线通信和卫星通信，目前，很多通信标准都采用了 GMSK 技术。在本论文中首先介绍了 AIS产生背景，AIS 系统工作特点和功能，然后 GMSK 的基础 MSK 的一般原理，接着对 GMSK 的调制原理和几种调制方法进行了阐述，然后，重点研究了 GMSK 的几种差分解调方法并进行了比较，并用 MATLAB 对 GMSK 的调制解调进行了仿真，得到了时域波形，功率谱曲线和误码率曲线等重要数据。关键词：关键词：
3、AIS；GMSK；调制与解调；MATLABAbstractWith the increasing number of the worlds ships and vessels to large scale and high speed direction, an important waterway in the world more and more crowded, the purpose is to install the AIS. AIS transponder for all installations of ships to other vessels equipped with
4、AIS transponders can “visible.“ Because of this feature, AIS will provide an effective vessel collision avoidance measures, and to greatly increase the radar function. AIS rapid development of communication technology, a lot of good modulation techniques emerged, including GMSK wireless communicatio
5、ns technology is more prominent in a binary modulation method, which has good frequency characteristics and better anti-interference performance, especially for wireless communications and satellite communications, at present, many communication standards are used GMSK technology. In this paper firs
6、t introduces the background of AIS, AIS system features and functions work, then the basis of MSK GMSK general principles, and then to the GMSK modulation principle and several modulation methods are explained, then, focus on the few GMSK kind of differential detection method and compared, and used
7、MATLAB to the GMSK modulation and demodulation was simulated by a time domain waveform, power spectrum, and bit error rate curves and other important data.Keywords ：AIS；GMSK ；Modulation and demodulation ；MATLAB目目录录第一章 引言 .11.1 AIS 产生的背景 .11.2 AIS 系统工作特点 11.3 AIS 系统的组成 11.4 AIS 系统工作原理 21.5 AIS 的主要功能
8、2第二章 MSK 调制与解调.42.1 MSK 信号的基本原理 42.2 MSK 的调制解调原理 .7第三章 GMSK 的调制与解调103.1 GMSK 的定义 .103.2 GMSK 国内技术背景 103.3 GMSK 的调制解调 .103.4 GMSK 调制的一般原理 .113.5 GMSK 信号的产生 .123.6 高斯滤波器的矩形脉冲响应及功率谱密度.14第四章 GMSK 信号的解调154.1 一比特差分检测154.2 二比特差分检测17第五章 基于 MATLAB 的 GMSK 仿真 215.1 GMSK 仿真 .215.2 GMSK 调制信号误码率分析 235.3 实验结论.25总
9、结 .26致 谢 .27参考文献 28附录 29第一章第一章 引言引言船舶自动识别系统是一种船舶导航设备 ,能增强船舶间避免碰撞的措施，加强船用雷达、船舶交通管理系统、船舶报告的功能，能在电子海图上显示所有船舶可视化的航向、航线、船名等信息，达到改进海事通信的功能和提供一种船舶进行语音和文本通信的方法，可增强船舶的全局意识。GMSK（高斯滤波最小频移键控）调制作为一种连续相位的恒包络调制，具有带外辐射小、频谱利用率高的特点。1.1 AIS 产生的背景在 AIS 出现以前，船舶之间的信息交换极其有限。传统航海技术通过雷达、ARPA 和VHF 的对话来了解船舶的信息和航行状态。由于 VHF 设备操
10、作问题和语言交流上存在问题而不能及时沟通和了解对方船舶的位置信息和操船意图，最终导致碰撞事故的发生。AIS 是在上世纪 90 年代从北美和西欧的一些国家开始兴起和开发的。国际海事组织航海安全委员会（NAV）在 1997 年第 43 次全会上通过了关于全球船舶自动识别系统 AIS 作业标准的建议案；国际电工技术委员会 IEC 于 2001 年 6 月也通过了 IEC 61993-2 关于通用 AIS 的技术测试标准的决议案，简称“AIS 测试标准” 。AIS 系统的国际标准已经建立。1.2 AIS 系统工作特点AIS 有三个工作模式：自动连续模式，适用于所有区域；指配模式适用于主管当局管辖的区域
11、；寻呼或控制模式适用于特殊区域。应当注意的是，船舶大多在 VTS 或主管当局询问或指配 TDMA 链路的区域，自动模式被认为是 AIS 最重要的工作模式。AIS 采用自组织时分（SOTDMA）技术解决了多船舶间通信信道的竞争问题，系统实时动态地调整信道分配，船舶自主选择空闲时隙发送信息而不干扰其他船舶的信道，从而实现了多船舶自主连续地进行动态信息交换，不需要认为的干扰。自组织时分多址（SOTDMA）可在射频信道上依据时隙分割技术来实现，并且应用该技术可达到多个移动用户之间相互通信的目的。SOTDMA 协议将每个VHF 信道的时间划分成固定长度的时隙，1MIN 为 1 帧，1 帧分成 2250
12、个时隙，1 小时是6.7MS，可传送 256b 的信息，一个位置报占用一个时隙，其他报文可根据需要占用 2-3 个时隙，AIS 设备按照 SOTDMA 协议，寻找空闲时隙发送本船信息，时隙分配根据通信链路的工作状态实时进行动态调整。1.3 AIS 系统的组成AIS 系统由岸基台、船台、转发台、助航台、机载台组成。AIS 船载终端由信息处理器、信息显示器、VHF 收发机和船用电子通信接口组成。如图 1.1 所示图 1.1 AIS 船载终端的构成框图1.4 AIS 系统工作原理船舶配备了 AIS 设备以后，设备一方面需要向外发送本船的相关信息，同时也要接收在 VHF 有效作用距离之内其他船舶的信息
13、。接收到的信息一方面用文字的形式表示出来，另一方面可以形象地用雷达图表示，AIS 船舶全部用三角符号“”表示，直观地显示船舶的相对位置和运行方向，在电子海图上，可以用矢量线表示船舶的速度，必要时利用尾迹线表示船舶航行的轨迹，船位数据取自 GPS 乃至差分 GPS，其精度很高。要是在 AIS 设备上选择一个目标或者在电子海图中从船舶标志处用鼠标点击一下，便可瞬时显示对应的船名、呼号、MMSI 注册号以及航向、航速、CPA、TPCA 等重要的航行信息。驾驶员了解了这些信息后，就可以非常方便地判断周围其他船舶的运动情况，确保航行安全，同时咋进行相互通信可以直呼其船名，信息交流非常方便。1.5 AIS
14、 的主要功能AIS 的主要功能包括：1）AIS 设备能在没有船员介入的情况下，自动和连续向岸基台及其他船台报告自己的导航数据和状态信息。同时，也能接受和处理有岸基台、其他船载台等传传送来的指令和相关信息；2）AIS 设备在所有区域通常工作在自主和连续模式，在岸基台的控制下也可以与指定模式或询问模式相互转换工作；3）AIS 设备能以高优先级和最小的延迟向岸基台和其他成员自动广播与安全有关的短信息，也能向指定的成员发送与安全有关的电文；4）AIS 设备能根据不同的用途，发射或接收及处理 ITU-RM.1371。5）AIS 设备可以使用 SOTMDA、ITDMA、ATDMA 和或 CSTDMA 四种
15、时分多址访问协议。AIS设备能使用与世界协调时 UTC 同步，或者在不能直接得到 UTC 时能够采用其他源同步的方法来保持 TDMA 工作的完整性；GPS/DGPS陀螺罗经计程仪船 用 电 子 通 信 接 口 信息处理器信息显示器VHF 收发机6）AIS 设备内部装有 GNSS 接收机，由此获得精确的 UTC 定时源，并能接收由岸基台广播的 DGNSS 修正数据，提供精确的船位精度。在失去外部提供船位信息源的情况下，内部GNSS 接收机可被用作船位信息源；7）AIS 设备具有最小键盘和显示 MKD，能人工输入航次和安全有关的信息，能进行 AIS功能控制和数据选择等操作，能显示船舶航行有关的导航
16、信息，能够提供提供有关的报警和状态信息指示。在 MKD 基础上可以考虑扩展具有电子海图显示和信息处理功能。在 MKD 基础上可以考虑扩展具有电子海图显示和信息处理功能，向操作员提供信息内容更丰富和更想象直观的显示；8）AIS 设备具有一个符合 IEC61162 标准的双向接口，用于远程应用。同时还根据相应的国际海事接口标准要求配置于各种传感器、船载系统及其相关应用的标准接口；9）AIS 设备提供必要的安全机制，以及发现 AIS 失效和防止未经许可的数据输入，发送或者更改。能自动记录 AIS 设备停止运行的所有时间，用户不得修改记录，当需要时可以恢复记录数据第二章第二章 MSK 调制与解调调制与解调GMSK 是以 MSK
