用于确定无线电消息的接收时间的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于确定无线电信息，尤其是从发射机发送到位于发射机附近的 接收机的AIS(自动识别系统)信号的接收时间的方法。此外，本发明还设及一种接收机，尤 其是用于接收运种信号的AIS接收机。
【背景技术】
[0002] 例如，在航海和航空领域，标准的通信系统AIS被广泛地用于例如移动的舰船之间 的本地通信，或者移动的舰船和比如港口或灯塔等的固定安装地之间的本地通信。例如参 见由国际电信联盟在2010年公布的"建议口U-RM. 1371-4"。
[0003] 根据该系统，一组数字编码的、不同类型的预定消息能够被例如船舶所使用，此 夕h用于向位于上述船舶的本地地理位置附近的接收者通知该船舶的当前位置和速度。该 系统就如下意义而言是自组织的，参与的发射机在特定长度的预定周期性重复的时间窗上 将它们相应的发射分隔，从而使各个发射机使用时间窗的特定部分W用于发射。
[0004] AIS系统经常就如下意义而言具有低安全性:很难核实正被发送的数据的内容(比 如发射机的位置)是否是准确的且与实际情况一致。运意味着期望参与的发射机被期望遵 循AIS标准并且发射准确的信息，并且意味着只有简单的用于核实接收到信息的安全性的 步骤被构建在该系统中。例如，过大时间误差对于发射的信号来说是不允许的。
[0005] 期望提供一种对于由船舶发射的比如船舶位置、速度和航向等的信息的控制能力 被提高的接收机。也期望能够检测特定的AIS信号是否由同一个发射机发送。
[0006] 已知使用方向性天线用于测量无线电发射机的方向，从而因此核实发射机的位 置。然而，运是高成本的且精确度相对较低。
[0007] 进一步期望提供用于使得本地时钟与其他发射船舶不同步的船舶重新同步其本 地时钟的简单方式。具体地，期望提供所谓的辅助同步，该第二同步技术在AIS标准支持的 同步处理出于一些原因不可用时能够用作该处理的替代。
[000引也期望提供用于使得两个或多个发射机/接收机能够在具体的时间定义上达成一 致的方式，该具体的时间定义在发射机/接收机之间是保密的，其他任何接收方都不能接收 关于此倍息的f目息。
[0009]优选地应该使用现有AIS标准装备W有成本效益的方式并且在对现有AIS装备进 行最少量的必要修改的情况下达到运些目的。
【发明内容】
[0010] 本发明解决上述的问题。
[0011]因此，本发明设及一种用于确定无线电接收机接收到二进制编码AIS消息的时间 的方法，该AIS消息由发射机W作为调制的无线电信号的第一信号形式发送，由此，接收机 使用天线接收到第一信号，从而获得模拟电信号形式的第二信号，该第二信号被采样和选 择性被解调，该采样和解调能够W任何顺序执行，该采样使用AD转换器执行，从而获得被采 样和选择性解调的信号形式的数字化存储的第=信号，其中，根据第=信号将消息的数据 内容确定为数据位流，该数据位流包括接收时间被确定的预定信号元素，其中，基于预定信 号元素的时间W确定消息的接收时间，该方法的特征在于，基于所述数据位流生成数字化 存储的、构造的比较信号，从而将构造的比较信号构造为与第S信号相对应，在于，确定对 于时间变量的最优值，该时间变量表示构造的比较信号相对于第=信号的时间位置，并且 对于该最优值，构造的比较信号和第=信号之间的相关性最大，还在于，时间变量的最优值 用于校正预定信号元素的接收的时间确定。
[0012] 此外，本发明设及一种接收设备，其被设置为接收由发射机W作为调制的无线电 信号的第一信号形式发送的二进制编码AIS消息，该接收设备包括被设置为接收第一信号 并且由此获得模拟电信号形式的第二信号的天线、AD转换器和选择性的解调设备，该AD转 换器和选择性的解调设备被设置为采样并且可能地解调所述模拟信号，该采样和解调能够 W任何顺序执行，并且由此获得被采样和选择性解调的信号形式的数字化存储的第=信 号，该接收设备进一步包括解码设备，该解码设备被设置为解码第=信号并且由此获得作 为数据位流的消息的数据内容，该数据位流包括接收时间被确定的预定信号元素，其中，该 接收设备被设置为基于预定信号元素的时间W确定消息的接收时间，该接收设备的特征在 于，该接收设备包括时间确定设备，该时间确定设备被设置为确定预定信号元素的接收时 间，在于，该时间确定设备被设置为基于所述数据位流生成数字化存储的、构造的比较信 号，从而将构造的比较信号构造为与第=信号相对应，在于，该时间确定设备被设置为确定 对于时间变量的最优值，该时间变量表示所构造的比较信号相对于第=信号的时间位置， 并且对于该最优值，构造的比较信号与第=信号之间的相关性最大，还在于，该时间确定设 备被设置为使用时间变量的最优值校正预定信号元素的接收的时间确定。
【附图说明】
[0013] 在下文中，将参考本发明的示例性实施例和附图来详细描述本发明，在所述附图 中：
[0014] 图1示出了一般AIS消息的结构；
[001引图2示出了表示高斯滤波的、数字编码的、例示AIS消息的曲线图；
[0016] 图3是示出能够用于根据本发明的第一实施例的方法中的根据本发明的系统的概 略图；
[0017] 图4示出了根据本发明的AIS装备的发射机功能；
[0018] 图5a和化示出了根据本发明的AIS装备中的接收机功能的两种不同变体；
[0019] 图6是示出能够用于根据本发明的第二实施例的方法中的根据本发明的系统的概 略图；W及
[0020] 图7a-7d是表示根据本发明的信号处理的相应曲线图。
【具体实施方式】
[0021] AIS是时间分布式消息系统的一个示例，在该系统下，在对发送消息所需要通过的 共用中屯、单元没有需求的情况下，在地理上接近的连接单元之间能够直接发送标准二进制 编码的无线电消息。该系统基于周期性地或非周期性地发送不同类型的标准消息的AIS连 接的发射机，并且也基于包含在该系统中的不同发射机自身在它们之间分布各个发射时间 周期的可用带宽。
[0022] 图3示出了永久性安装在陆地上的两件装备330、340,装备330、340用于接收和可 能地发射AIS消息，W及布置成从海岸300离开的船310、320形式的在水上移动的船舶，该船 舶包括用于发射和接收AIS消息的相应装备。无线电信号31U321形式的AIS消息被示意性 示出。
[0023] 如图3所示，至少AIS发射机310和320向所有的在上述相应的AIS发射机的接收范 围之内的AIS接收机发射信号。虽然所有连接的设备310、320、330、340没有必要是相同的标 准类型，但是当它们地理位置上被聚集在一起时，它们将基于在特定发射周期上的时间划 分而在它们之间建立自组织通信网络。其工作原理落在AIS标准范围之内并且本身是常规 的。
[0024] 应当理解，在图3中示出的固定的和移动的单元310、320、330、340可^同样是其他 类型的固定设备，比如在机场中永久性安装的应答机，可W是其他类型的移动船舶，比如飞 行器或轮式车辆。
[0025] 不同类型的AIS消息试图被用于不同类型的信息，该信息例如包括与用于被连接 的设备的当前位置、速度、偏航率、目的地、吃水深度等相关的信息。根据AIS标准的W不同 的间隔并且使用不同的功率，尤其根据发射机的类型而发射不同类型的AIS消息。
[00%]除此W外，AIS系统的运些和其他方面在建议口U-R M-137U上述）中进行控制。更 多信息也出现在由国际海事组织(IMO)提供的文件中。
[0027] 图1示出了用于AIS消息的通用数据结构，该AIS消息包括W下的二进制编码字段。 一个"位"是"r或者"0"。
[0028] ?前导码:24位的初始序列。例如可能是交替的"0"和"r，但是至少具有一个末尾 的％"。
[0029] .起始标识和结束标识:都包括8位，并且用作用于AIS消息的定界符。例如可W是 全为"r的8位。
[0030] ?数据：168位，除了待发射的信息之外还包括消息标识符MSG ID，发送者标识符 使用者IDW及字段通信状态。
[0031] -FCS:基于字段数据的内容计算的16位校验码，该校验码的目的是能够核实AIS 消息内容的完整性。
[0032] .缓冲：24位，能够W与预定的方式被使用从而传送例如与发送者的距离和信号 质量相关的信息。
[0033] 因此，总长度是256位，字段数据的特定部分被用于参数值的实际发射，同时一些 初始字段，比如前导码和起始标识，包括预先确定的信息。
[0034] 图4示出了根据优选实施例的AIS设备400的关于发射的功能结构，包括用于汇编 和周期性发射至少一个预定类型的AIS消息的装置，该AIS消息可被用于AIS消息的接收设 备读取。优选地，发射设备400遵循具体AIS类型（比如"分类A"、"分类护、基站、AtoN(航标）、 SART(捜救与营救发射机)等)的规定，并且本身能够W特定间隔发送不同AIS消息类型的特 定组合。
[0035] 设备400包括传感器401，该传感器被设置为：比如基于分配给分布式系统中的发 射设备400的时间帖或者基于CSTMDA，检测将被发送的某个预定类型或者可能的其他类型 的AIS消息。
[0036] 此外，发射设备400包括数字消息汇编装置402,其被设置为汇编、数字化存储和计 算用于所述预定类型的和任何其他类型的AIS消息的校验码。消息汇编装置402接收来自数 据源403的、尤其或者至少在AIS消息中发送的信息，该信息可W包含比如地理位置、发射机 识别等的f目息。
[0037] 由消息汇编装置402生成和存储的消息的示例在图2中显示为在图的底部示出的 二进制"r和"0"的序列。在图帥，出于清楚的原因消息被简化。
[0038] 在优选实施例中，发射设备400还包括滤波装置404，该