CN110138416B - 星载ais船舶有线多通道检测概率测试方法 - Google Patents

星载ais船舶有线多通道检测概率测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种卫星测试方法技术领域的星载AIS船舶有线多通道检测概率测试方法，包括如下步骤：步骤1，设置测试连接状态；步骤2，通过星上综合电子设置数传开机，并发送数传禁止接收AIS数据指令；步骤3，设置AIS信号模拟源和AIS地面信号处理器开机，设置AIS信号模拟源；步骤4，AIS接收处理机接收模拟源发射的多通道射频AIS信号，并进行预处理；步骤5，AIS地面信号处理器对数传地面服务器接收的AIS数据进行时隙冲突及解调等处理，通过将解出的MMSI号和发送的MMSI号进行比对，进而获得船舶检测概率。本发明提出了整星状态下AIS有线检测概率测试方法、解决了地面测试场地受限的问题，加快了卫星研制进度，具有较高的通用性。

Description

星载AIS船舶有线多通道检测概率测试方法
技术领域
本发明涉及卫星测试方法技术领域，特别是涉及一种星载AIS船舶有线多通道检测概率测试方法。
背景技术
星载AIS***(船舶自动识别***)是一种新型的数字助航***，主要采用自组织时分多址SOTDMA方式实现信道接入和设备间相互通信等功能。该***将船舶经纬度、船名等动静态信息封装成特定的电文，在VHF甚高频频道向附近水域的船舶以及岸台基站广播，用以实现船舶的相互识别，保障航行安全。随着海洋运输业的发展和对海域安全监控的需求，星载AIS***(船舶自动识别***)以其大范围覆盖的优势，越来越受到国内外研究的重视。由于卫星AIS检测的覆盖范围较大，AIS天线可以同时接收不同VHF通信小区单元间的AIS信息，对于船只密集的情况下很容易造成AIS信息冲突的问题，增加解码难度。
本发明提出了整星状态下AIS有线检测概率测试方法，定义了数传和AIS载荷的相关指令时序关系，避免了AIS数据帧起始位偏移(AIS接收处理机上电操作时，不设置数传禁止接收AIS数据指令，接口电路的扰动脉冲信号会被已开机的数据处理器会当做正常数据接收，导致AIS数据帧起始位偏移，不能进行后续的AIS数据处理)。此外，AIS船舶无线检测概率测试存在多径效应等影响，需要在屏蔽室内进行测试，为了满足无线船舶检测概率测试环境要求，卫星需要更换测试场地重新建立整星测试状态，该过程需要许多卫星操作，对研制进度和成本带来较大影响。本发明使用有线检测概率测试方法降低了对卫星地面测试场地的要求，加快了卫星研制进度。本发明具有较高的通用性，可应用于具有AIS载荷的星载AIS船舶检测概率测试。
本发明提出了星上数传和AIS载荷的相关指令时序关系，避免了AIS数据帧起始位偏移，同时降低卫星地面测试场地的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种星载AIS船舶有线多通道检测概率测试方法。本发明的方法提出了整星状态下AIS有线检测概率测试方法、解决了地面测试场地受限的问题，加快了卫星研制进度，本发明具有较高的通用性，可应用于具有AIS载荷的星载AIS船舶检测概率测试。
本发明是通过以下的技术方案实现的，本发明涉及一种星载AIS船舶有线多通道检测概率测试方法，包括以下步骤：
步骤1，设置测试连接状态，AIS信号模拟源通过多根地面高频电缆连接AIS接收处理机，用于模拟星载AIS天线端口的射频信号特征；AIS接收处理机通过LVDS电缆连接数传分***，AIS接收处理机通过低频电缆连接总体电路及综合电子分***；AIS地面信号处理器连接数传地面服务器；
步骤2，通过星上综合电子设置数传开机，并发送数传禁止接收AIS数据指令；通过星上综合电子发送指令使得总体电路执行AIS接收处理机开机的操作，并且设置AIS接收处理机工作在写状态；在AIS接收处理机开机5分钟后，综合电子发送数传允许接收AIS数据指令；
步骤3，设置AIS信号模拟源和AIS地面信号处理器开机，设置AIS信号模拟源；
步骤4，AIS接收处理机接收模拟源发射的多通道射频AIS信号，并进行预处理(采样、量化、加时标、存储、传输)；星上综合电子实现给AIS接收处理机发送串注指令、接收遥测参数相关操作，总体电路为AIS接收处理机提供开关机加断电操作，数传接收AIS接收处理机发送来的AIS数据；
步骤5，AIS地面信号处理器对数传地面服务器接收的AIS数据进行时隙冲突及解调等处理，通过将解出的MMSI号和发送的MMSI号进行比对，进而获得船舶检测概率。
优选地，步骤3中，所述设置AIS信号模拟源包括如下步骤：
(1)产生500-5000艘船舶目标的AIS信号，AIS信号格式符合ITU-R M.1371-5技术规范要求，并根据实际应用场景设置船舶分布规律；
(2)根据卫星轨道高度、船舶与卫星的相对位置关系设置多目标AIS信号发射频点、频偏、功率、时延相关参数；
(3)持续模拟产生至少300s的多目标AIS信号。
本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提出了整星状态下AIS有线检测概率测试方法，定义了数传和AIS载荷的相关指令时序关系，避免了AIS数据帧起始位偏移(AIS接收处理机上电操作时，不设置数传禁止接收AIS数据指令，接口电路的扰动脉冲信号会被已开机的数据处理器会当做正常数据接收，导致AIS数据帧起始位偏移，不能进行后续的AIS数据处理)；
2、AIS船舶无线检测概率测试存在多径效应等影响，需要在屏蔽室内进行测试，为了满足无线船舶检测概率测试环境要求，卫星需要更换测试场地重新建立整星测试状态，该过程需要许多卫星操作，对研制进度和成本带来较大影响。本发明使用有线检测概率测试方法降低了对卫星地面测试场地的要求，加快了卫星研制进度。
3、本发明具有较高的通用性，可应用于有AIS载荷的星载AIS船舶检测概率测试。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的测试***框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例
本实施例中，本发明涉及的星载AIS船舶有线多通道检测概率测试方法，包括以下步骤：步骤1，设置测试连接状态；步骤2，通过星上综合电子设置数传开机，并发送数传禁止接收AIS数据指令；通过星上综合电子发送指令使得总体电路执行AIS接收处理机开机的操作，并且设置AIS接收处理机工作在写状态；在AIS接收处理机开机5分钟后，综合电子发送数传允许接收AIS数据指令；步骤3，设置AIS信号模拟源和AIS地面信号处理器开机，设置AIS信号模拟源；步骤4，AIS接收处理机接收模拟源发射的多通道射频AIS信号，并进行预处理(采样、量化、加时标、存储、传输)；星上综合电子实现给AIS接收处理机发送串注指令、接收遥测参数相关操作，总体电路为AIS接收处理机提供开关机加断电操作，数传接收AIS接收处理机发送来的AIS数据；步骤5，AIS地面信号处理器对数传地面服务器接收的AIS数据进行时隙冲突及解调等处理，通过将解出的MMSI号和发送的MMSI号进行比对，进而获得船舶检测概率。
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明星载AIS船舶有线多通道检测概率测试方法，包括以下步骤：
步骤一，设置测试连接状态，AIS信号模拟源通过两根地面高频电缆连接AIS接收处理机，用于模拟星载AIS天线端口的射频信号特征；AIS接收处理机通过LVDS电缆连接数传分***，AIS接收处理机通过低频电缆连接总体电路、综合电子分***；AIS地面信号处理器连接数传地面服务器；
步骤二，通过星上综合电子设置数传开机，并发送数传禁止接收AIS数据指令；通过星上综合电子发送指令使得总体电路执行AIS接收处理机开机的操作，并且设置AIS接收处理机工作在写状态；在AIS接收处理机开机5分钟后，综合电子发送数传允许接收AIS数据指令；
步骤三，设置AIS信号模拟源和AIS地面信号处理器开机，设置AIS信号模拟源：
产生2500艘船舶目标的AIS信号，AIS信号格式符合ITU-R M.1371-5技术规范要求，AIS消息内容如表1所示；
设置船舶分布服从均匀分布规律；
根据卫星轨道高度600km、船舶与卫星的相对位置关系，设置多目标AIS信号的频偏-4-4KHz、功率差0-12dB、时延0-8ms；
设置多目标AIS信号发射频点162.025MHz；
设置持续模拟产生360s的多目标AIS信号。
表1、AIS消息内容
Figure BDA0002024723680000041
Figure BDA0002024723680000051
步骤四，AIS接收处理机接收到模拟源发射的两通道AIS射频信号，经滤波、AD采样等，完成信号数字化，再将信号送入FPGA处理，最终处理为基带数字信号，并将其输出至固态存储器。由固态存储器完成对数据添加时间标签，格式化后传输至数传分***；星上综合电子实现给AIS接收处理机发送串注指令、接收遥测参数等操作，总体电路为AIS接收处理机提供开关机加断电操作；
步骤五，通过综合电子发送串注指令设置AIS接收处理机写停，再发送读指令，工作在读状态，星载AIS数据读入数传分***，并通过数传地面服务器传输给AIS地面信号处理器；AIS地面信号处理器对两通道AIS信号数据进行解时隙冲突及解调处理，AIS信号处理软件有解二、三重时隙冲突的能力；将解调后的码元转换为船舶的有效信息(如MMSI号、经纬度等)存储到指定文件，通过将解出的MMSI号和发送的MMSI号进行比对获得船舶检测概率。
综上所述，本发明提出了整星状态下AIS有线检测概率测试方法，定义了数传和AIS载荷的相关指令时序关系，避免了AIS数据帧起始位偏移(AIS接收处理机上电操作时，不设置数传禁止接收AIS数据指令，接口电路的扰动脉冲信号会被已开机的数据处理器会当做正常数据接收，导致AIS数据帧起始位偏移，不能进行后续的AIS数据处理)；AIS船舶无线检测概率测试存在多径效应等影响，需要在屏蔽室内进行测试，为了满足无线船舶检测概率测试环境要求，卫星需要更换测试场地重新建立整星测试状态，该过程需要许多卫星操作，对研制进度和成本带来较大影响。本发明使用有线检测概率测试方法降低了对卫星地面测试场地的要求，加快了卫星研制进度。本发明具有较高的通用性，可应用于有AIS载荷的星载AIS船舶检测概率测试。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种星载AIS船舶有线多通道检测概率测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，设置测试连接状态，AIS信号模拟源通过多根地面高频电缆连接AIS接收处理机，用于模拟星载AIS天线端口的射频信号特征；AIS接收处理机通过LVDS电缆连接数传分***，AIS接收处理机通过低频电缆连接总体电路及综合电子分***；AIS地面信号处理器连接数传地面服务器；
步骤2，通过星上综合电子设置数传开机，并发送数传禁止接收AIS数据指令；通过星上综合电子发送指令使得总体电路执行AIS接收处理机开机的操作，并且设置AIS接收处理机工作在写状态；在AIS接收处理机开机5分钟后，综合电子发送数传允许接收AIS数据指令；
步骤3，设置AIS信号模拟源和AIS地面信号处理器开机，设置AIS信号模拟源；
步骤4，AIS接收处理机接收模拟源发射的多通道射频AIS信号，并进行预处理；星上综合电子实现给AIS接收处理机发送串注指令、接收遥测参数相关操作，总体电路为AIS接收处理机提供开关机加断电操作，数传接收AIS接收处理机发送来的AIS数据；
步骤5，AIS地面信号处理器对数传地面服务器接收的AIS数据进行时隙冲突及解调处理，通过将解出的MMSI号和发送的MMSI号进行比对，进而获得船舶检测概率；
步骤3中，所述设置AIS信号模拟源包括如下步骤：
（1）产生500-5000艘船舶目标的AIS信号，AIS信号格式符合ITU-R M.1371-5技术规范要求，并根据实际应用场景设置船舶分布规律；
（2）根据卫星轨道高度、船舶与卫星的相对位置关系设置多目标AIS信号发射频点、频偏、功率、时延相关参数；
（3）持续模拟产生至少300s的多目标AIS信号。
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