用于确定无线电消息的接收时间的方法技术

用于确定无线电接收机(320，330，340)接收发射机(310)发送的二进制编码无线电消息的时间的方法，由此通过接收机接收无线电信号，从而获得模拟电信号，该模拟信号被采样和选择性地解调，由于基于作为数据位流的解调信号来确定消息的数据内容，该数据位流包括已确定接收时间的预定信号元素。本发明专利技术的特征在于，基于该数据位流创建数字化存储、构造的比较信号，从而使该构造的比较信号被构造为与采样信号相对应，在于，确定使该构造的比较信号与采样信号之间的相关性最大化的时间变量，在于，该时间变量之后被用于校正预定信号元素的接收的所述时间确定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉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，本专利技术还涉及一种接收机，尤其是用于接收这种信号的AIS接收机。
技术介绍
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ITU-RM.1371-4”。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，此外，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以用于发射。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。这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。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。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，这是高成本的且精确度相对较低。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。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信息的信息。优选地应该使用现有AIS标准装备以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这些目的。
技术实现思路
本专利技术解决上述的问题。因此，本专利技术涉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消息由发射机以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，该采样和解调能够以任何顺序执行，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三信号，其中，根据第三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以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三信号相对应，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三信号的时间位置，并且对于该最优值，构造的比较信号和第三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。此外，本专利技术涉及一种接收设备，其被设置为接收由发射机以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，该采样和解调能够以任何顺序执行，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三信号，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三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以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三信号相对应，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三信号的时间位置，并且对于该最优值，构造的比较信号与第三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。附图说明在下文中，将参考本专利技术的示例性实施例和附图来详细描述本发明，在所述附图中:图1示出了一般AIS消息的结构；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；图3是示出能够用于根据本专利技术的第一实施例的方法中的根据本专利技术的系统的概略图；图4示出了根据本专利技术的AIS装备的发射机功能；图5a和5b示出了根据本专利技术的AIS装备中的接收机功能的两种不同变体；图6是示出能够用于根据本专利技术的第二实施例的方法中的根据本专利技术的系统的概略图；以及图7a-7d是表示根据本专利技术的信号处理的相应曲线图。具体实施方式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心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。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，以及布置成从海岸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311、321形式的AIS消息被示意性示出。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。应当理解，在图3中示出的固定的和移动的单元310、3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定无线电接收机(320，330，340；500；620)接收二进制编码AIS自动识别系统消息的时间的方法，AIS消息由发射机(310；400；610)以作为调制的无线电信号(520)的第一信号的形式发送，由此通过使用天线(501)的接收机接收第一信号，从而获得模拟电信号形式的第二信号，第二信号被采样和选择性地解调，该采样和解调能够以任意顺序执行，该采样使用AD转换器(503)执行，从而获得被采样和选择性地解调的信号形式的数字化存储的第三信号，其中，根据第三信号将消息的数据内容确定为数据位流，所述数据位流包括接收时间被确定的预定信号元素，其中，基于所述预定信号元素的定时确定消息的接收时间，其特征在于，基于所述数据位流生成数字化存储、构造的比较信号，从而将所构造的比较信号构造为与所述第三信号相对应，在于，确定用于时间变量的最优值，所述时间变量表示所构造的比较信号相对于所述第三信号的时间位置，并且对于最优值而言，所构造的比较信号与所述第三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时间的确定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.04 SE 1351172-01.一种用于确定无线电接收机(320，330，340；500；620)接
收二进制编码AIS自动识别系统消息的时间的方法，AIS消息由发射
机(310；400；610)以作为调制的无线电信号(520)的第一信号的
形式发送，由此通过使用天线(501)的接收机接收第一信号，从而获
得模拟电信号形式的第二信号，第二信号被采样和选择性地解调，该
采样和解调能够以任意顺序执行，该采样使用AD转换器(503)执行，
从而获得被采样和选择性地解调的信号形式的数字化存储的第三信
号，其中，根据第三信号将消息的数据内容确定为数据位流，所述数
据位流包括接收时间被确定的预定信号元素，其中，基于所述预定信
号元素的定时确定消息的接收时间，其特征在于，基于所述数据位流
生成数字化存储、构造的比较信号，从而将所构造的比较信号构造为
与所述第三信号相对应，在于，确定用于时间变量的最优值，所述时
间变量表示所构造的比较信号相对于所述第三信号的时间位置，并且
对于最优值而言，所构造的比较信号与所述第三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时间的
确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过对所述第二信
号进行模拟调制，并接着对产生的相应模拟调制信号进行采样，而获
得所述第三信号。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在发射机(310；
400；610)调制之前，使用某种滤波器对所述第一信号滤波，并且以
相应的方式使用具有与该种滤波器基本相同的特性的滤波器对表示所
述数据内容的数字信号进行滤波以构造所述比较信号。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在计算所述相
关性之前，使用滤波器对所构造的比较信号进行滤波，从而使用所述
滤波器来模拟所述第三信号的偏差，该偏差由接收机(320，330，340；

\t500；620)在采样之前的模拟频率和/或相位响应而引起。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述
AD转换器(503)发送至少一个用于标记某个采样时间点的中断信号，
在于，使用所述接收机中的时钟(507)来确定发送这种中断信号的时
间，还在于，通过将所述中断信号的发送与所述第三信号的某个时间
位置相关联，基于所述中断信号的发送时间进行所述预定信号元素的
接收的时间确定。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述AD转换器(503)
以预定时间间隔发送多个中断信号，为了估计某个中断信号的发送时
间点，使用所述时钟(507)确定多个这种相应的中断信号的发送时间，
并且使用所述时间间隔来进行调整，在于，对这些调整的时间确定取
平均，从而获得该个中断信号的发送的平均时间确定，在于，通过使
该个中断信号与采样的信号的某个时间位置相关联，基于该个中断信
号的发送的平均时间确定进行所述预定信号元素的接收的时间确定。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述时钟(507)
包括本地振荡器，其定期地同步到接收的GPS全球定位系统信号(530)
中的时间信息。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述接
收机(320，330，340；500；620)知道所述发射机(310；400；610)
的位置，还在于，分别基于所述发射机和所述接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·威拉德，B·约翰逊，
申请(专利权)人：特鲁亥丁公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE