一种基于相关性的星载AIS信号接收处理方法及装置与流程

技术特征：

1.一种基于相关性的星载AIS信号接收处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

将经过下变频的AIS信号依次循环存储于第一存储区、第二存储区及第三存储区；

读取所述第一存储区、第二存储区及第三存储区中的AIS信号，分别计算所述AIS信号在预设码元长度的信号功率和、功率最大值、所述AIS信号在4T码元间隔下的第一相关信号能量值以及所述AIS信号在2T码元间隔下的第二相关信号能量值，并根据所述信号功率和、功率最大值、第一相关信号能量值及第二相关信号能量值判断得到真实AIS信号；

根据本地同步码与所述真实AIS信号进行差分相关计算得到真实AIS信号的帧头位置及粗估计频偏值；

根据所述真实AIS信号的帧头位置及四倍码元的同步码序列确定最优抽取样点，根据所述最优抽取样点截取得到真实AIS信号的有效数据；将所述粗估计频偏值以复数形式补偿到真实AIS信号的有效数据中；

将补偿后的有效数据经过FFT频偏补偿、锁相环跟踪及差分采样判决后输出二进制数据码元。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述将经过下变频的AIS信号依次循环存储于第一存储区、第二存储区及第三存储区的步骤包括：

初始状态下，将接收到的经过下变频的AIS信号中1024个数据存储于第一存储区的前半区中；

下一个时刻状态时，将此时接收的经过下变频的AIS信号1024个数据同时存入第一存储区的后半区以及第二存储区的前半区中；

再下一个时刻状态时，将此时接收的经过下变频的AIS信号1024个数据同时存入第二存储区的后半区以及第三存储区的前半区中；

下一个时刻状态时，将此时接收的经过下变频的AIS信号1024个数据同时存入第三存储区的后半区以及第一存储区的前半区中，重复上述步骤将经过下变频的AIS信号依次循环存储于第一存储区、第二存储区及第三存储区；其中，所述一个时刻为AIS信号的一个时隙。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述读取所述第一存储区、第二存储区及第三存储区中的AIS信号的步骤包括：

初始状态下，判断所述第三存储区中AIS信号数据容量是否大于预设值；

非初始状态下，判断所述第一存储区、第二存储区或第三存储区中AIS信号数据容量是否大于预设值，若是，则输出读取标志，并从第一存储区、第二存储区或第三存储区中读取AIS信号数据。

4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述分别计算所述AIS信号在预设码元长度的信号功率和、功率最大值、所述AIS信号在4T码元间隔下的第一相关信号能量值以及所述AIS信号在2T码元间隔下的第二相关信号能量值，并根据所述信号功率和、功率最大值、第一相关信号能量值及第二相关信号能量值判断得到真实AIS信号的步骤包括：

并行的步骤A、步骤B及步骤C；

所述步骤A包括：

计算所述AIS信号中L个码元度的信号功率和s及功率最大值val：

$s=\underset{n=0}{\overset{L}{\Σ}}\{{x_I}^2\left(nT\right)+{x_Q}^2\left(nT\right)\},$

val＝max{x_I²(nT)+x_Q²((n)T)}；

其中，L为预设码元长度，x_I(nT)与x_Q(nT)分别表示AIS信号的实部与虚部；

判断s＞a·val是否成立，若否，则直接舍弃所述AIS信号，其中，a为第一预设阈值；

所述步骤B包括：

计算所述AIS信号在4T码元间隔下的第一相关信号能量值：

$g_m=\underset{n=0}{\overset{L}{\Σ}}\left\{x\left(nT\right)x^{*}\left(\right(n+m\left)T\right)\right\},$

h_m＝g_mI²+g_mQ²；

m为相关步长，m为4，求出g₄及h₄；

判断h₄＞b·s²是否成立，若否，则直接舍弃所述AIS信号；其中，b为第二预设阈值；

所述步骤C包括：

计算所述AIS信号在2T码元间隔下的第二相关信号能量值：

$g_m=\underset{n=0}{\overset{L}{\Σ}}\left\{x\left(nT\right)x^{*}\left(\right(n+m\left)T\right)\right\},$

h_m＝g_mI²+g_mQ²；

m为相关步长，m为2，求出g₂及h₂；

判断h₂＜c·s²是否成立，若否，则直接舍弃所述AIS信号，其中，c为第三预设阈值；

在所述步骤A中判断条件s＞a·val、所述步骤B中判断条件h₄＞b·s²及所述步骤C中判断条件h₂＜c·s²均成立的情况下，判断所述AIS信号为真实AIS信号。

5.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据本地同步码与所述真实AIS信号进行差分相关计算得到真实AIS信号的帧头位置及粗估计频偏值的步骤之前还包括：

在所述AIS信号的预设码元长度小于AIS信号同步训练序列长度的情况下，计算当前存储区中当前时刻的AIS信号的帧头位置P_n及上一时刻输出读取标志的存储区中AIS信号的帧头位置P_p，在判断P_p-P_n>1024-L成立的情况下，直接舍弃当前存储区中当前时刻的AIS信号。

6.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据本地同步码与所述真实AIS信号进行差分相关计算得到真实AIS信号的帧头位置及粗估计频偏值的步骤包括：

$R\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{L-1}{\Σ}}\{x(n+k)x^{*}(n+k+m)\·{\[b\left(k\right)\·b(k+m)\]}^{*}\},$

P_t＝max{R(n)}，

fre＝arg{max|R(n)}·9600/2π；

其中，L为AIS信号同步序列长度，m为延迟1bit的真实AIS信号在特定采样速率下所对应的点数,x(n)为接收真实AIS信号数据，序列b为本地生成同步码序列的AIS信号，R(n)为本地同步码与所述真实AIS信号的差分相关值，Pt为本地同步码与所述真实AIS信号的最大差分相关值，Pt所对应的n即为AIS信号帧头位置，fre表示真实AIS信号的粗估计频偏值。

7.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所述真实AIS信号的帧头位置及四倍码元的同步码序列确定最优抽取样点的步骤包括：

本地生成四倍采样的AIS信号的同步码序列；

在四倍采样速率下，将真实AIS信号从其帧头位置前后再各取两采样点，

分别以上述三个采样点为起始位置的AIS信号序列与所述本地生成同步码进行差分相关计算确定最优抽取样点。

8.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述分别以上述三个采样点为起始位置的AIS信号序列与所述本地生成同步码进行差分相关计算确定最优抽取样点步骤包括：

$R\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{L_0-1}{\Σ}}\{x(n+k)x^{*}(n+k+m)\·{\[b_4\left(k\right)\·b_4(k+m)\]}^{*}\}$

S_perfect＝max{R(n)}；

其中，n＝1,2,3，L₀为四倍采样下的同步序列长度，m为延迟1bit的真实AIS信号在特定采样速率下所对应的点数，R(n)为四倍采样下所述三个采样点的同步码序列与所述真实AIS信号的差分相关值，x(n)为接收真实AIS信号数据，序列b₄为四倍采样下本地生成同步码序列的AIS信号，R(n)为本地同步码与所述真实AIS信号的差分相关值，Sperfect为最优抽取样点。

9.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述将补偿后的有效数据经过FFT频偏补偿、锁相环跟踪及差分采样判决后输出二进制数据码元的步骤包括：

将补偿后的有效数据与本地同步码计算得到FFT频偏值并将所述FFT频偏值补偿到有效数据中；

以四倍抽取经FFT频偏补偿后有效数据的前32bit有效值与本地同步码积分累加值得到信号初相位，以所述信号初相位作为锁相环NCO初相值，将所述有效数据经二阶锁相环补偿AIS信号残留的频偏；

将经过锁相环补偿后的有效数据进行差分采样判决后输出二进制数据码元。

10.一种基于相关性的星载AIS信号接收处理装置，其特征在于，所述装置包括：

信号存储单元，用于将经过下变频的AIS信号依次循环存储于第一存储区、第二存储区及第三存储区；

信号读取单元，用于读取所述第一存储区、第二存储区及第三存储区中的AIS信号；

第一计算单元，用于分别计算所述AIS信号在预设码元长度的信号功率和、功率最大值、所述AIS信号在4T码元间隔下的第一相关信号能量值以及所述AIS信号在2T码元间隔下的第二相关信号能量值，并根据所述信号功率和、功率最大值、第一相关信号能量值及第二相关信号能量值判断得到真实AIS信号；

第二计算单元，用于根据本地同步码与所述真实AIS信号进行差分相关计算得到真实AIS信号的帧头位置及粗估计频偏值；

最优抽取样点估计单元，用于根据所述真实AIS信号的帧头位置及四倍码元的同步码序列确定最优抽取样点，根据所述最优抽取样点截取得到真实AIS信号的有效数据；

粗估计频偏补偿单元，用于将所述粗估计频偏值以复数形式补偿到真实AIS信号的有效数据中；

处理判决单元，用于将补偿后的有效数据经过FFT频偏补偿、锁相环跟踪及差分采样判决后输出二进制数据码元。