一种基于功率差的星载AIS系统检测概率计算方法技术方案

本发明专利技术设计卫星通信领域，尤其涉及一种基于功率差的星载AIS系统检测概率计算方法，通过将具有不同功率差值的信号进行叠加，计算不同信号到达卫星接收端的总信号功率，形成冲突信号，而后对冲突信号进行解调计算，并对其中各部分信号的解调概率进行统计；最后根据统计后的解调概率计算星载AIS系统的整体检测概率，从而能够更加有效地进行星载AIS系统的性能评估、更好的反应星载AIS系统的实际性能。

A detection probability calculation method for Spaceborne AIS system based on power difference

The design of satellite communication field, and particularly relates to a method for calculating the detection probability of AIS system based on the star power difference, by means of superposition of signals with different power difference, the total signal power calculation on the satellite receiver signal, and the signal form the conflict, the conflict in signal demodulation calculation and the demodulation the probability of each part of the signal of statistics; the final calculation of the overall detection probability of spaceborne AIS system based on probability statistics after demodulation, which can be the actual performance of spaceborne AIS system more effectively and better evaluate the performance of the spaceborne AIS system.

【技术实现步骤摘要】
一种基于功率差的星载AIS系统检测概率计算方法
本专利技术设计卫星通信领域，尤其涉及一种基于功率差的星载AIS系统检测概率计算方法。
技术介绍
近年来，海运经济越发重要，海上运输活动日益频繁，加强海上船舶管理变得相当重要。船舶自动识别系统(AIS,AutomaticIdentificationSystem)作为一种海上船舶助航、逼碰工具，已广泛用于海上船舶监管，维护船舶海上航行安全。船舶检测概率作为星载AIS系统的一个重要技术指标，是衡量星载AIS系统性能优劣的重要凭证。相对于岸基AIS系统，由于星载AIS系统覆盖范围更广，卫星所接收到的AIS信号的冲突情况更严重，因此严重影响了星载AIS的解调性能。目前，星载AIS系统中使用的理论检测概率模型只能够粗略的描述系统的整体性能，在多重信号冲突情况下，这些系统的检测概率的计算只是简单的以信号冲突数作为标准，不能很好的指导实际AIS系统工程的实现。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于功率差的星载AIS系统检测概率计算方法，以优化星载AIS系统的船舶检测概率模型。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种基于功率差的星载AIS系统检测概率计算方法，所述的计算方法具体为：a.将具有不同功率差值的信号进行叠加，计算不同信号到达卫星接收端的总信号功率，形成冲突信号；b.根据冲突信号的不同功率组成对冲突信号进行解调计算，并对其中各部分信号的解调概率进行统计；c.根据统计后的解调概率计算星载AIS系统的整体检测概率。进一步地，在步骤a中，到达卫星接收端的总信号功率的计算公式为：Preceive＝Psend+PsendAntGain+PfreeSpaceLoss+PreceiveAntGain其中，Preceive表示卫星接收到的AIS信号功率，Psend表示AIS船台的发射功率，PsendAntGain表示AIS船台天线的增益，PfreeSpaceLoss表示船台到卫星之间的空间路径损耗，PreceiveAntGain表示星载AIS天线的增益。进一步地，在步骤b中，具体计算方法为：对于n重冲突的信号，统计并解算出其中的m个信号的解调概率的公式为：其中，mi表示m个冲突信号的组成情况，nj表示能够解算出n个信号的情况，Q为基于特定的解调算法的影响因子。进一步地，在对冲突信号进行解调计算时，利用JMLSE解调算法分别对不同冲突信号进行解调。进一步地，在步骤c中，星载AIS系统的整体检测概率的计算公式为：Γ＝πAmνm其中，π为行向量，νm为(1,2,3,…,m)组成的向量,Am表示从接收到的k个信号中解调出m个信号的概率。进一步地，在卫星接收端使用大螺旋天线作为星载AIS信号的接收天线。本专利技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术利用AIS信号的不同功率差对信号进行检测概率计算，相对于传统的理论检测概率模型和实际检测概率模型，能够更加有效地进行星载AIS系统的性能评估，相比理论检测概率模型可以更好的反应系统的实际性能，更加贴近系统的实际检测概率模型计算的值。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为信号冲突示意图；图3a为本专利技术在仿真时二重冲突信号功率差对总体检测概率的影响；图3b为本专利技术在仿真时二重冲突信号功率差对较高功率信号的检测概率的影响；图3c为本专利技术在仿真时二重冲突信号功率差对对较低功率信号的检测概率的影响；图4a为本专利技术在仿真时三重冲突信号功率差对总体检测概率的影响；图4b为本专利技术在仿真时三重冲突信号功率差对较高功率信号的检测概率的影响；图4c为本专利技术在仿真时三重冲突信号功率差对中间功率信号的检测概率的影响；图4d为本专利技术在仿真时三重冲突信号功率差对对较低功率信号的检测概率的影响；图5为本专利技术的检测概率计算方法与实际和理论检测概率的对比图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的技术方案进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。目前，由于星载AIS信号存在着严重的时隙冲突，信号受到严重的时延和频偏干扰，相关的星载AIS信号解调技术复杂度较高，星载AIS系统的性能评估难度较大。本专利技术针对星载AIS系统设计中存在的诸多问题，专利技术了一种基于功率差的星载AIS系统检测概率计算方法，并采用该模型对星载AIS系统的船舶检测概率进行了仿真评估，以证明基于功率差的检测概率模型相对传统的理论检测概率模型性能有较大的提高。现结合附图1，具体介绍本专利技术中基于信号功率差的检测概率计算方法。首先，将具有不同功率差值的信号进行叠加，计算不同信号到达卫星接收端的总信号功率，形成冲突信号，到达卫星接收端的总信号功率的计算公式为：Preceive＝Psend+PsendAntGain+PfreeSpaceLoss+PreceiveAntGain其中，Preceive表示卫星接收到的AIS信号功率，Psend表示AIS船台的发射功率，PsendAntGain表示AIS船台天线的增益，PfreeSpaceLoss表示船台到卫星之间的空间路径损耗，PreceiveAntGain表示星载AIS天线的增益。再根据冲突信号的不同功率组成对冲突信号进行解调计算，并对其中各部分信号的解调概率进行统计，由于在不同的时隙发射AIS信号会形成多层冲突信号，因此，本专利技术中是对n重冲突的信号，统计并解算出其中的m个信号的解调概率，计算公式为：本公式中，mi表示m个冲突信号的组成情况，nj表示能够解算出n个信号的情况，Q为基于特定的解调算法的影响因子。在本专利技术的优选实施例中，在对冲突信号进行解调计算时，较优地是利用JMLSE解调算法分别对不同冲突信号进行解调。最后，根据统计后的解调概率计算星载AIS系统的整体检测概率，其计算公式为：Γ＝πAmνm其中，π为行向量，νm为(1,2,3,…,m)组成的向量,Am表示从接收到的k个信号中解调出m个信号的概率。通常地，本专利技术在卫星接收端使用大螺旋天线作为星载AIS信号的接收天线。现以具体应用实施1介绍本专利技术的。实施例1通常，星载AIS系统的观测范围较广，在船舶密集的水域，星载AIS系统将在同一时刻收到多个来自不同小区的AIS信号，这些信号在卫星接收端形成冲突信号，严重影响了卫星接收机的解调性能。由于不同的AIS信号到达卫星接收端的时间可能不同，所以在卫星接收端的信号冲突情况通常分为两类：多艘船舶选用同一个时隙发送信号，并在同一时隙到达卫星接收端，形成第一类信号冲突，如图2中第一类冲突所示；不同的船舶选择不同的时隙发射AIS信号，由于空间传播时延，使得这些AIS信号在同一个时隙内到达卫星接收端，因此，前一个时隙发送的信号与后一个时隙发射的信号产生了交叠，形成第二类信号冲突，如图2中第二类冲突所示。星载AIS系统接收到的冲突信号通常由多个不同功率的信号组成，在对冲突信号进行解调时，不同的功率组成对信号的解调影响较大。本专利技术中，到达卫星接收端的信号功率计算为：Preceive＝Psend+PsendAntGain+PfreeSpaceLoss+PreceiveAntGain半径20海里的范围为一个AIS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于功率差的星载AIS系统检测概率计算方法，其特征在于，所述的计算方法具体为：a.将具有不同功率差值的信号进行叠加，计算不同信号到达卫星接收端的总信号功率，形成冲突信号；b.根据冲突信号的不同功率组成对冲突信号进行解调计算，并对其中各部分信号的解调概率进行统计；c.根据统计后的解调概率计算星载AIS系统的整体检测概率。

【技术特征摘要】
1.一种基于功率差的星载AIS系统检测概率计算方法，其特征在于，所述的计算方法具体为：a.将具有不同功率差值的信号进行叠加，计算不同信号到达卫星接收端的总信号功率，形成冲突信号；b.根据冲突信号的不同功率组成对冲突信号进行解调计算，并对其中各部分信号的解调概率进行统计；c.根据统计后的解调概率计算星载AIS系统的整体检测概率。2.根据权利要求1所述的一种基于功率差的星载AIS系统检测概率计算方法，其特征在于，在步骤a中，到达卫星接收端的总信号功率的计算公式为：Preceive＝Psend+PsendAntGain+PfreeSpaceLoss+PreceiveAntGain其中，Preceive表示卫星接收到的AIS信号功率，Psend表示AIS船台的发射功率，PsendAntGain表示AIS船台天线的增益，PfreeSpaceLoss表示船台到卫星之间的空间路径损耗，PreceiveAntGain表示星载AIS天线的增益。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪星，侯金成，姚崇斌，李屹，周少骞，陈萍，
申请(专利权)人：上海航天测控通信研究所，北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：上海,31