AIS系统干扰及抗干扰技术的研究

AIS系统干扰及抗干扰技术的研究

论文摘要

海上交通是以航行安全和航行效率为首要前提的。但要完成这一目的,船舶之间能够掌握彼此的动态和静态信息是必不可少的。尽管今天的航海技术有了长足的进步,但海上船舶碰撞事故还是经常发生,给海上人命安全和海洋环境造成了极大的威胁。产生这种现象的主要原因之一是因为当前用于船舶避碰的助航设备不能满足海上监视和通信的需要。目前,在海上航行的船舶,广泛地应用雷达作为掌握其它船舶动态、静态信息的手段。使用雷达提供的信息有限,不能识别船舶,不能告知船名、呼号等信息,并且工作常常受到气象、海况及地形的影响。国际海事组织(IMO)和各国主管部门通过制定和实施避碰规则,规定强制配备必要的助航设备,AIS就是依托了这些技术发展而成的。为了提高船舶航行安全、操作效率以及海上信息传输能力,IMO确定了AIS(船舶自动识别系统,Automatic Identification System,简称AIS)为未来的海上识别、监测和通信系统。船舶自动识别系统作为一种新型的助航系统,依托当今的通信技术和计算机技术应运而生。AIS工作在海上VHF频段,主要运用SOTDMA(Self-Organized Time Division Multiple-Access)方式发射船舶数据。本文根据国内外的资料、发表的论文和国际海事组织的有关技术标准,对AIS系统的构成、应用和发展进行了详细研究。文章着重对AIS系统的SOTDMA协议进行探讨和研究,分析了它的工作过程和时隙的分配与管理的情况,并且仿照AIS系统的功能进行模拟研究。最后,重点对AIS的人为干预情况做了研究,验证我们是否可以利用人为的方式对AIS系统的运作进行干预,从而为拓宽AIS系统将来的应用做好技术上的铺垫。AIS的正确使用有助于加强海上生命安全、提高航行的安全和效率,有利于主管机关或港口对船舶的直接监控,有利于对海洋环境的保护。AIS提供了最可靠和最有效的方法来自动地进行船舶位置报告及其它必要的短信息交流,从而使船站用户及VTS(Vessel Traffic Service System,船舶交管系统)中心得到精确的船舶位置信息和识别信息,极大地提高了海上航行的安全。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题的提出
  • 1.2 AIS 的发展及现状
  • 1.3 AIS 的应用意义
  • 本章小结
  • 第二章 AIS 系统的结构及其技术特性
  • 2.1 系统构成及设备功能
  • 2.1.1 AIS 系统的分类
  • 2.1.2 AIS 系统船站的组成
  • 2.1.3 AIS 通信系统组成
  • 2.2 AIS 的技术特点
  • 2.3 AIS 系统的四种工作协议和三种操作方式
  • 2.3.1 四种工作协议
  • 2.3.2 三种操作方式
  • 2.4 SOTDMA 技术
  • 2.4.1 时隙预约选择算法
  • 2.4.2 SOTDMA 接入的算法及参数设置
  • 本章小结
  • 第三章 AIS 系统相关协议规定
  • 3.1 AIS 的OSI 模型
  • 3.1.1 物理层
  • 3.1.2 数据链路层
  • 3.1.3 网络层
  • 3.1.4 传输层
  • 3.2 AIS 的GMSK(高斯最小频移键控)调制
  • 3.3 AIS 的数据传输
  • 3.4 AIS 系统报告信息的类型
  • 3.5 同步
  • 3.5.1 UTC 同步
  • 3.5.2 时隙相位同步与帧同步
  • 3.6 时隙
  • 3.6.1 时隙的接入
  • 3.6.2 时隙状态
  • 本章小结
  • 第四章 AIS 系统干扰的分析
  • 4.1 干扰的种类
  • 4.1.1 自然因素
  • 4.1.2 人为蓄意干扰
  • 4.2 干扰的分析及解决办法
  • 4.2.1 自然因素造成的干扰
  • 4.2.2 针对民用电台干扰的分析及解决方法
  • 4.2.3 对于人为蓄意干扰的分析及解决措施
  • 本章小结
  • 第五章 AIS 系统模型建立
  • 5.1 在自主和连续模式下的工作过程
  • 5.1.1 初始化阶段
  • 5.1.2 入网阶段
  • 5.1.3 第一帧阶段
  • 5.1.4 连续工作阶段
  • 5.1.5 改变报告速率
  • 5.1.6 指定模式阶段
  • 5.2 AIS 系统工作模型的建立
  • 5.2.1 初始化阶段模型
  • 5.2.2 入网阶段模型
  • 5.2.3 第一帧阶段模块
  • 5.2.4 连续工作模块
  • 5.2.5 退出系统
  • 5.3 模型中时隙冲突分析
  • 本章小结
  • 第六章 AIS 系统的人为干预
  • 6.1 干预的方式
  • 6.2 干预的目的
  • 6.3 同频干扰
  • 6.3.1 同频干扰现象
  • 6.3.2 同频干扰的产生
  • 6.4 干预的过程
  • 6.5 建模的过程
  • 6.5.1 确定“目标”船只
  • 6.5.2 得出“目标”船舶的发射时隙
  • 6.5.3 释放同频干扰
  • 6.5.4 干预的效果
  • 6.6 人为干预的分析
  • 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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