甚高频数据交换系统ASM信号帧头检测方法与帧头检测器技术方案

本发明专利技术提供了一种甚高频数据交换系统ASM信号帧头检测方法与帧头检测器，包括：对接收信号进行预处理；利用预处理信号进行单次ASM信号帧头检测；根据帧头结构特性进行连续ASM信号帧头检测。本发明专利技术具有恒虚警检测的技术特点，有利于进行空中非协调通信ASM信号侦察。

【技术实现步骤摘要】
甚高频数据交换系统ASM信号帧头检测方法与帧头检测器
本专利技术涉及一种甚高频数据交换系统ASM信号帧头检测方法与帧头检测器。
技术介绍
随着船舶自动识别系统(AIS)应用的巨大成功以及AIS功能不断被开发，AIS的网络负载越来越大以至于损害AIS最初的避碰理念。为了保障AIS的性能，国际电信联盟WP5B组与国际助航设备和航标协会E-NAV小组举行会议讨论下一代AIS——甚高频数据交换系统(VDES)的技术方案以及发展方向。在保障AIS最高优先级的基础上，国际海事组织、国际电信联盟等组织将AIS中的应用专用消息(ASM)分离出来并为其分配新的信道(CH2027与CH2028)与调制方式(π/4QPSK)。同时，为VDE分配了新的VHF频段(CH24、CH25、CH26、CH84、CH85以及CH86)与新的调制方式(QPSK、8PSK、16QAM、16APSK等)，并将前向纠错编码技术、连续相位调制扩频技术等引入到VDE中。根据IALAG1139文件，目前ASM有七种调制编码方式，其中六种用于船船之间、船岸之间的通信，一种用于船、岸与卫星的通信。为了对远海船舶进行监管与保护，监管部门可以利用无人机搭载相关接收机对远海船舶广播信息进行监听。无人机接收远海船舶ASM信号会面临如下技术问题：1)无人机飞行高度高、覆盖范围大，能够同时接收到来自不同自组织时分复用区域的船舶广播的ASM消息，形成消息碰撞；2)无人机只是侦察并没有参与自组织时分复用区域内的通信，因而无法知道各个船舶发送ASM信号的时间以及相应的调制编码方式。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种甚高频数据交换系统ASM信号帧头检测方法与帧头检测器。为解决上述问题，本专利技术提供一种甚高频数据交换系统ASM信号帧头检测方法，包括：步骤S1，针对ASM信号的帧头结构特性确定将接收信号截取长度，再依据ASM信号调制特性确定本地调制补偿信号的长度与所述接收信号截取长度相同，并将按所述接收信号截取长度截取的截取信号与本地调制补偿信号按位相乘，得到按位相乘后的信号；然后，根据ASM信号的帧头结构生成本地信号，并将所述本地信号与所述按位相乘后的信号进行相关，从而得到预处理信号；步骤S2，寻找所述预处理信号中的最高峰与次高峰的位置并进行判断峰值间距是否在预设范围内，步骤S3，若峰值间距不在预设范围内，则认为未检测到ASM信号，此时将计数器值C设置为0，并将接收信号向后滑动1个符号长度，重新从步骤S1开始执行；步骤S4，若峰值间距在预设范围内，则进行后续处理，然后，计算两峰之间信号的平均功率P1，并计算峰值功率与平均功率P1的比例值R，并与阈值T进行比较，步骤S5，若R≤T，则认为未检测到ASM信号，此时将计数器值C设置为0，并将接收信号向后滑动1个符号长度，重新从步骤S1开始执行；步骤S6，若R＞T，则认为检测到ASM信号一次，计数器值C累加1，判断计数器值C是否等于3，步骤S7，若计数器值C≠3，则将接收信号向后滑动2个符号长度后，重新从步骤S1开始执行；步骤S8，若计数器值C＝3，则认为存在ASM信号，此时将接收信号向后滑动13个符号长度，重新从步骤S1开始执行。进一步的，在上述方法中，步骤S1，包括：步骤S11，确定船和船之间与船和岸之间的ASM信号帧头结构中的同步字是由1、Barker13与反Barker13组成，共计27个符号，同时确定接收信号截取长度为26个符号长度；步骤S12，确定26符号长度的本地调制补偿信号，确定所述本地调制补偿信号是由exp{jπ/4}与1交替产生的值经过平方根升余弦滚降滤波器成形后得到；步骤S13：将26符号长度的截取信号与本地调制补偿信号按位相乘，得到去除调制影响的ASM修正信号；步骤S14：对Barker13进行QPSK调制并经平方根升余弦滚降滤波器成形后得到13符号长度的本地信号；步骤S15：将本地信号与ASM修正信号进行相关，获得相关后的预处理信号。进一步的，在上述方法中，步骤S2中，寻找所述预处理信号中的最高峰与次高峰的位置，包括：第一步，寻找预处理信号中模值最大的信号位置作为最高峰的位置；第二步，将寻找到的模值最大的信号位置附近的一个符号内的信号不计入第二次搜寻，在所述第二次搜寻中寻找模值最大的信号位置作为次高峰的位置。进一步的，在上述方法中，所述预设范围为最高峰与次高峰位置相距13个符号长度。根据本专利技术的另一面，提供一种甚高频数据交换系统ASM信号帧头检测器，包括：接收信号预处理模块，用于针对ASM信号的帧头结构特性确定将接收信号截取长度，再依据ASM信号调制特性确定本地调制补偿信号的长度与所述接收信号截取长度相同，并将按所述接收信号截取长度截取的截取信号与本地调制补偿信号按位相乘，得到按位相乘后的信号；然后，根据ASM信号的帧头结构生成本地信号，并将所述本地信号与所述按位相乘后的信号进行相关，从而得到预处理信号；单次ASM信号帧头检测模块，用于寻找所述预处理信号中的最高峰与次高峰的位置并进行判断峰值间距是否在预设范围内，若峰值间距不在预设范围内，则认为未检测到ASM信号，此时将计数器值C设置为0，并将接收信号向后滑动1个符号长度，重新从所述接收信号预处理模块开始执行；若峰值间距在预设范围内，则进行后续处理，然后，计算两峰之间信号的平均功率P1，并计算峰值功率与平均功率P1的比例值R，并与阈值T进行比较，若R≤T，则认为未检测到ASM信号，此时将计数器值C设置为0，并将接收信号向后滑动1个符号长度，重新从所述接收信号预处理模块开始执行；若R＞T，则认为检测到ASM信号一次，计数器值C累加1；连续多次ASM信号帧头检测模块，用于判断计数器值C是否等于3，若计数器值C≠3，则将接收信号向后滑动2个符号长度后，重新从所述接收信号预处理模块开始执行；若计数器值C＝3，则认为存在ASM信号，此时将接收信号向后滑动13个符号长度，重新从所述接收信号预处理模块开始执行。进一步的，在上述甚高频数据交换系统ASM信号帧头检测器中，接收信号预处理模块，用于确定船和船之间与船和岸之间的ASM信号帧头结构中的同步字是由1、Barker13与反Barker13组成，共计27个符号，同时确定接收信号截取长度为26个符号长度；确定26符号长度的本地调制补偿信号，确定所述本地调制补偿信号是由exp{jπ/4}与1交替产生的值经过平方根升余弦滚降滤波器成形后得到；将26符号长度的截取信号与本地调制补偿信号按位相乘，得到去除调制影响的ASM修正信号；对Barker13进行QPSK调制并经平方根升余弦滚降滤波器成形后得到13符号长度的本地信号；将本地信号与ASM修正信号进行相关，获得相关后的预处理信号。进一步的，在上述甚高频数据交换系统ASM信号帧头检测器中，单次ASM信号帧头检测模块，用于寻找预处理信号中模值最大的信号位置；将寻找到的模值最大的信号位置附近的一个符号内的信号不计入第二次搜寻，在所述第二次搜寻中寻找模值最大的信号位置作为次高峰的位置。进一步的，在上述甚高频数据交换系统ASM信号帧头检测器中，所述预设范围为最高峰与次高峰位置相距13个符号长度。与现有技术相比，本专利技术通过对接收信号进行预处理；利用预处理信号进行单次ASM信号帧头检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甚高频数据交换系统ASM信号帧头检测方法，其特征在于，包括：步骤S1，针对ASM信号的帧头结构特性确定将接收信号截取长度，再依据ASM信号调制特性确定本地调制补偿信号的长度与所述接收信号截取长度相同，并将按所述接收信号截取长度截取的截取信号与本地调制补偿信号按位相乘，得到按位相乘后的信号；然后，根据ASM信号的帧头结构生成本地信号，并将所述本地信号与所述按位相乘后的信号进行相关，从而得到预处理信号；步骤S2，寻找所述预处理信号中的最高峰与次高峰的位置并进行判断峰值间距是否在预设范围内，步骤S3，若峰值间距不在预设范围内，则认为未检测到ASM信号，此时将计数器值C设置为0，并将接收信号向后滑动1个符号长度，重新从步骤S1开始执行；步骤S4，若峰值间距在预设范围内，则进行后续处理，然后，计算两峰之间信号的平均功率P1，并计算峰值功率与平均功率P1的比例值R，并与阈值T进行比较，步骤S5，若R≤T，则认为未检测到ASM信号，此时将计数器值C设置为0，并将接收信号向后滑动1个符号长度，重新从步骤S1开始执行；步骤S6，若R＞T，则认为检测到ASM信号一次，计数器值C累加1，判断计数器值C是否等于3，步骤S7，若计数器值C≠3，则将接收信号向后滑动2个符号长度后，重新从步骤S1开始执行；步骤S8，若计数器值C＝3，则认为存在ASM信号，此时将接收信号向后滑动13个符号长度，重新从步骤S1开始执行。...

【技术特征摘要】
1.一种甚高频数据交换系统ASM信号帧头检测方法，其特征在于，包括：步骤S1，针对ASM信号的帧头结构特性确定将接收信号截取长度，再依据ASM信号调制特性确定本地调制补偿信号的长度与所述接收信号截取长度相同，并将按所述接收信号截取长度截取的截取信号与本地调制补偿信号按位相乘，得到按位相乘后的信号；然后，根据ASM信号的帧头结构生成本地信号，并将所述本地信号与所述按位相乘后的信号进行相关，从而得到预处理信号；步骤S2，寻找所述预处理信号中的最高峰与次高峰的位置并进行判断峰值间距是否在预设范围内，步骤S3，若峰值间距不在预设范围内，则认为未检测到ASM信号，此时将计数器值C设置为0，并将接收信号向后滑动1个符号长度，重新从步骤S1开始执行；步骤S4，若峰值间距在预设范围内，则进行后续处理，然后，计算两峰之间信号的平均功率P1，并计算峰值功率与平均功率P1的比例值R，并与阈值T进行比较，步骤S5，若R≤T，则认为未检测到ASM信号，此时将计数器值C设置为0，并将接收信号向后滑动1个符号长度，重新从步骤S1开始执行；步骤S6，若R＞T，则认为检测到ASM信号一次，计数器值C累加1，判断计数器值C是否等于3，步骤S7，若计数器值C≠3，则将接收信号向后滑动2个符号长度后，重新从步骤S1开始执行；步骤S8，若计数器值C＝3，则认为存在ASM信号，此时将接收信号向后滑动13个符号长度，重新从步骤S1开始执行。2.如权利要求1所述的甚高频数据交换系统ASM信号帧头检测方法，其特征在于，步骤S1，包括：步骤S11，确定船和船之间与船和岸之间的ASM信号帧头结构中的同步字是由1、Barker13与反Barker13组成，共计27个符号，同时确定接收信号截取长度为26个符号长度；步骤S12，确定26符号长度的本地调制补偿信号，确定所述本地调制补偿信号是由exp{jπ/4}与1交替产生的值经过平方根升余弦滚降滤波器成形后得到；步骤S13：将26符号长度的截取信号与本地调制补偿信号按位相乘，得到去除调制影响的ASM修正信号；步骤S14：对Barker13进行QPSK调制并经平方根升余弦滚降滤波器成形后得到13符号长度的本地信号；步骤S15：将本地信号与ASM修正信号进行相关，获得相关后的预处理信号。3.如权利要求1所述的甚高频数据交换系统ASM信号帧头检测方法，其特征在于，步骤S2中，寻找所述预处理信号中的最高峰与次高峰的位置，包括：第一步，寻找预处理信号中模值最大的信号位置作为最高峰的位置；第二步，将寻找到的模值最大的信号位置附近的一个符号内的信号不计入第二次搜寻，在所述第二次搜寻中寻找模值最大的信号位置作为次高峰的位置。4.如权利要求1所述的甚高频数据交换系统ASM信号帧头检测方法，其特征在于，所述预设范围为最高峰与次...

【专利技术属性】
技术研发人员：周昊苏，刘柳，周雷，郭颖，林博鑫，
申请(专利权)人：上海航天测控通信研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31