一种模拟VDES的AIS基带发射信号产生系统及方法与流程

本发明属于ais基带发射信号测试领域，尤其是涉及一种模拟vdes的ais基带发射信号产生系统及方法。

背景技术：

1、甚高频数据交换系统(vhf data exchange system，vdes)是对已有的船舶自动识别系统ais（automatic identification system）的升级，旨在解决ais用户激增带来的高链路负载问题，vdes在集成ais业务的基础上，增加了asm（application specificmessage，特殊应用报文）和vde（vhf data exchange）功能。作为vdes重要组成部分，ais自动交换船舶位置、航速、航向、船名、等重要信息，能识别船只、追踪目标、并帮助避免碰撞，具有最高的优先级。

2、因而在实际应用中，星载ais接收设备功能的可靠性至关重要，设备开发过程中进行必要的测试也非常重要。在星载ais接收设备解调设备开发过程中，充分的测试是必不可少的条件，没用通用测试设备，需要研制能够模拟ais发射信号源产生测试信号的专用测试设备，为了满足测试覆盖性，测试设备需要产生不同消息类型的信息编码后按照ais发射信号源的要求发射。

3、同一消息类型的信息，经过调制可能需要完成一定时间段的测试，为了解决测试覆盖性、测试充分性、测试灵活性、缩短生产周期等多种要求，解决星载ais接收端解调设备批量研制过程中测试效率等问题，保证交付产品质量，本文提出一种通过fpga实现模拟vdes的ais基带发射测试信号产生方法，通过该方法提高vdes星上产品ais接收设备批量生产产品的测试效率，提高测试覆盖率，既可以提供固定频率的基带发射测试数据，也可以根据需要，通过串口更改发射测试数据的内容和频率，提高测试灵活性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种模拟vdes的ais基带发射信号产生系统及方法，以解决上述现有技术存在的vdes星上产品ais接收设备批量测试测试效率等问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、第一方面，本发明提出一种模拟vdes的ais基带发射信号产生系统，包括测试计算机和模拟vdes的ais基带发射模块，所述模拟vdes的ais基带发射模块包括串行通信接口、数据处理模块、gmsk调制模块和变频发射测试模块，所述测试计算机与模拟vdes的ais基带发射模块通过串行通信接口连接，所述串行通信接口还依次通过数据处理模块、gmsk调制模块与变频发射测试模块信号连接。

4、进一步的，所述gmsk调制模块包括相移调制单元、振荡器、相位锁相环单元，相移调制单元输入端分别与数据处理模块、振荡器信号连接，相移调制单元输出端通过相位锁相环单元信号连接至变频发射测试模块。

5、第二方面，基于同一方面构思，本发明还提供了一种模拟vdes的ais基带发射信号产生方法，包括基于定时信号的ais基带发射信号产生方法，基于定时信号的ais基带发射信号产生方法包括以下步骤：

6、a1、串行通信接口接收测试计算机发送的ais数据帧的帧头数据、ais原始数据，并按照接收的先后顺序存储进fpga的串口接收fifo数据缓存器；

7、a2、串口接收fifo数据缓存器接收步骤a1中的帧头数据、ais原始数据后，并将帧头数据、ais原始数据传输给数据处理模块；

8、a3、数据处理模块接收到步骤a2中的帧头数据、ais原始数据后，对帧头数据、ais原始数据进行数据处理，并将处理后的数据存储至数据处理模块的sram内；

9、a4、sram依据自身的定时信号读取当前sram中的数据，产生发射测试数据送到gmsk调制模块；

10、a5、gmsk调制模块接收发射测试数据，并对发射测试数据进行gmsk调制后得到基带发射测试数据，并将基带发射测试数据传输至变频发射测试模块；

11、a6、变频发射测试模块将基带发射测试数据调制成频带信号后经信道发射。

12、进一步的，包括基于发射控制信号的ais基带发射信号产生方法，基于发射控制信号的ais基带发射信号产生方法包括以下步骤：

13、b1、串行通信接口接收测试计算机发送的发射控制信号以及ais数据帧的帧头数据、ais原始数据，将帧头数据、ais原始数据按照接收的先后顺序存储进fpga的串口接收fifo数据缓存器后进入步骤b2，将发射控制信号传输至步骤b4；

14、b2、串口接收fifo数据缓存器接收步骤b1中的帧头数据、ais原始数据后，并将帧头数据、ais原始数据传输给数据处理模块；

15、b3、数据处理模块接收到步骤b2中的帧头数据、ais原始数据后，对帧头数据、ais原始数据进行数据处理，并将处理后的数据存储至数据处理模块的sram内；

16、b4、sram依据发射控制信号读取当前sram中的数据，产生发射测试数据送到gmsk调制模块；

17、b5、gmsk调制模块接收发射测试数据，并对发射测试数据进行gmsk调制后得到基带发射测试数据，并将基带发射测试数据传输至变频发射测试模块；

18、b6、变频发射测试模块将基带发射测试数据调制成频带信号后经信道发射。

19、进一步的，步骤a3的处理过程与步骤b3的处理过程相同。

20、进一步的，在步骤a3中，数据处理模块接收到步骤a2中的帧头数据、ais原始数据后，对帧头数据、ais原始数据进行数据处理，并将处理后的数据存储至数据处理模块的sram内，包括：

21、a31、数据处理模块对帧头数据进行帧头检测；

22、a32、数据处理模块对ais原始数据进行帧有效数据的长度计算，得到长度计算后的ais原始数据；

23、a33、数据处理模块对步骤a32中的长度计算后的ais原始数据读出对应长度的ais原始数据，得到ais读出数据，并同时进入步骤a34、步骤a35；

24、a34、数据处理模块对步骤a33中的ais读出数据进行位反转，得到ais位反转数据，并进入步骤a37；

25、a35、数据处理模块对步骤a33中的ais读出数据进行crc计算，得到crc计算数据；

26、a36、数据处理模块对步骤a35中的crc计算数据进行位反转，得到crc计算结果位反转数据；

27、a37、数据处理模块先后对步骤a34中的ais位反转数据、步骤a36中的crc计算结果位反转数据存储至反转fifo数据缓存器；

28、a38、数据处理模块对步骤a37中反转fifo数据缓存器内的数据按照hdlc零比特填充方式进行零比特填充，得到二进制比特流；

29、a39、数据处理模块将步骤a38中的二进制比特流存入添零fifo数据缓存器；

30、a310、数据处理模块对步骤a39中存入添零fifo数据缓存器内的一帧数据添加帧头和帧尾后进行nrzi编码，nrzi编码后得到一帧完整数据的nrzi编码数据；

31、a311、数据处理模块将步骤a310中的nrzi编码数据存入nrzi fifo数据缓存器；

32、a312、数据处理模块从nrzi fifo数据缓存器读取一帧数据的nrzi编码数据，将nrzi编码数据按照先后顺序存入sram。

33、进一步的，在步骤a312中，若设定时间内无新nrzi编码数据输入sram，则sram中的数据不会更新，若设定时间内有新nrzi编码数据输入sram，则新nrzi编码数据覆盖当前sram中的数据。

34、进一步的，所述帧头数据为识别ais原始数据开始的标志，ais数据帧包括帧头数据、ais原始数据、ais原始数据crc校验及帧尾数据，帧尾数据，帧尾为固定数据。

35、相对于现有技术，本发明所述的一种模拟vdes的ais基带发射信号产生系统及方法具有以下优势：

36、本发明所述的一种模拟vdes的ais基带发射信号产生系统及方法，提高vdes星上产品ais接收设备批量测试效率，提高测试覆盖率；既可以提供固定频率的基带发射测试数据，也可以根据需要，通过串口更改发射测试数据的内容和频率，提高测试灵活性；可以简化vdes星上产品ais批量产品测试过程，提高测试效率，操作简单，方便；不依赖于具体的fpga器件型号，硬件设计灵活度高。