一种单双向功能可选择的船用自动识别仪制造技术

本发明专利技术涉及一种信号识别的技术领域，公开了一种单双向功能可选择的船用自动识别方法，包括：利用天线单元接收射频信号，并利用信号降噪算法对射频信号进行降噪抗干扰处理，得到降噪后的射频信号，并将降噪后的射频信号发送到数据处理单元；数据处理单元对降噪后的射频信号进行A/D采样处理，并对采样后的AIS数据进行异常值处理；利用AIS数据压缩算法对异常值处理后的AIS数据进行压缩处理，对压缩后的AIS数据进行行驶轨迹提取；将目标船舶的行驶轨迹显示在显控单元，并实时判断与目标船舶航行距离。本发明专利技术还提供了一种单双向功能可选择的船用自动识别仪。本发明专利技术实现了船用信号的通信识别。别。别。

【技术实现步骤摘要】
一种单双向功能可选择的船用自动识别仪


[0001]本专利技术涉及虚拟现实的
，尤其涉及一种单双向功能可选择的船用自动识别仪。

技术介绍

[0002]船用自动识别系统，简称AIS，是指一种应用于船与船、船与岸之间的海事安全与通信的助航系统，可实现海上船舶之间自动交换船位、航速、航向、船名、呼号等重要信息，能对周围船舶进行识别和对其运动状态进行跟踪。
[0003]目前，市面上提供的设备均为双向AIS，装船的AIS接收VHF覆盖范围内其他船舶信息的同时，同样对外发送船舶信息，实现了船舶之间的双向自动应答。然而，海上公务船舶或特定用途船舶在执行任务或执法时，因保密和隐蔽性要求，需要自身航行信息不暴露于外界，但又需要接收其他船船舶信息，根据锁定的目标船舶信息进行航行跟踪调查。执行任务或执法结束时，公务船舶或特定用途船舶仍然需要提供双向通信功能，为海上航行提供助航参考。而传统的AIS通过简单的物理隔离开关阻断制发射信号，在开关复合后，通常会混入干扰信号，无法满足上述功能。
[0004]鉴于此，如何抑制泄露信号，改善AIS发射端性能，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种单双向功能可选择的船用自动识别方法，利用天线单元接收射频信号，并利用信号降噪算法对射频信号进行降噪抗干扰处理，将降噪后的射频信号发送到数据处理单元；数据处理单元对降噪后的射频信号进行A/D采样处理，并对转换后的AIS数据进行异常值处理，并利用AIS数据压缩算法对异常值处理后的AIS数据进行压缩处理，将压缩后的AIS数据进行行驶轨迹提取，将AIS数据以及行驶轨迹显示在显控单元，并实时判断与目标船舶航行距离。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供的一种单双向功能可选择的船用自动识别方法，包括：
[0007]利用天线单元接收射频信号，并利用信号降噪算法对射频信号进行降噪抗干扰处理，得到降噪后的射频信号，并将降噪后的射频信号发送到数据处理单元；
[0008]数据处理单元对降噪后的射频信号进行A/D采样处理，并对采样后的AIS数据进行异常值处理；
[0009]利用AIS数据压缩算法对异常值处理后的AIS数据进行压缩处理，对压缩后的AIS数据进行行驶轨迹提取；
[0010]将目标船舶的行驶轨迹显示在显控单元，并实时判断与目标船舶航行距离。
[0011]可选地，所述利用信号降噪算法对射频信号进行降噪抗干扰处理，包括：
[0012]所述天线单元内部集成北斗和GPS多频点RF芯片、前置放大器、射频通道模块和基
带处理模块等，用于提供精确的GPS或北斗位置和导航信息；定位天线单元中射频通道模块的射频信号包括BD2 B1、Galileo
‑
E1和GPS
‑
L1三个频点的信号；
[0013]在本专利技术一个具体实施例中，所述AIS天线选用玻璃钢结构的垂直极化VHF天线，输入阻抗50欧，天线频率范围为158MHz至165MHz，中心频点在162MHz，因船用自动识别系统使用双频道通信，其中一个为161.975MHz(CH87)，另一个频率为162.025MHz(CH87)，频道的运行带宽为12.5kHz/25kHz；综合上述，故本专利技术所述AIS天线频率范围覆盖上述两个频点，且中心频点在两频点之间，具有极高的发射和接收稳定性；对于所接收到的信号，本专利技术设计对称型抗干扰电路，所述独特设计的对称型抗干扰电路工作过程为：本振信号和射频信号分别通过混合器得到相位差180度且幅度相等的两路信号，再经混频，加法器相加后得到射频输出信号，可以有效地提供对射频泄露信号的抑制，改善发射性能，且双体电位悬空晶体管在RX端和TX端加入叠加的晶体管，能极好地改善TX端线性度。
[0014]所述天线单元利用信号降噪算法对射频信号进行降噪抗干扰处理，所述信号降噪算法流程为：
[0015]1)将含噪的射频信号z分割为信号片段x
i
，建立信号片段的稀疏表示模型为：
[0016][0017]其中：
[0018]x表示任意的x
i
；
[0019]D表示稀疏字典，在本专利技术一个具体实施例中，通过含噪射频信号z求解下式范数得到稀疏字典的值：
[0020][0021]ε表示测量偏差，若存在一个稀疏字典D，使得存在上述含噪射频信号z的的稀疏表示x，则通过对范数进行求解即可求得字典D；
[0022]2)将所有信号片段进行泛化处理：
[0023][0024]其中：
[0025]Y表示降噪后的射频信号，Y
′
表示其更新值；
[0026]λ表示拉格朗日乘子；
[0027]a
i
为信号片段x
i
的位置因子，保证对于任意信号片段x
i
，都有
[0028]泛化处理后的第一项表示含噪射频信号z与降噪后射频信号Y之间的相似程度，第二项保证了每个信号片段都有符合偏差条件的稀疏表示；
[0029]3)对每个信号片段进行稀疏分解，初始化Y＝z，求解最优的稀疏表示x
′
i
：
[0030][0031]其中：
[0032]y
i
表示降噪后射频信号的信号片段；
[0033]4)对每个信号的最优稀疏表示结果x
′
i
进行平均：
[0034][0035]对上式进行求解，得：
[0036][0037]判断此时Y
′
是否小于Y，若Y
′
＜Y，则将Y更新为Y；
[0038]重复迭代上述步骤2)～4)，直到找到最小的Y
′
作为降噪后的射频信号；
[0039]将降噪后的射频信号发送到数据处理单元。
[0040]可选地，所述数据处理单元对降噪后的射频信号进行A/D采样处理，包括：
[0041]对于降噪后射频信号x(t)，设置信号的采样周期为T，则AD采样得到的采样信号为：
[0042][0043]其中：
[0044]x(nT)表示采样信号；
[0045]t表示信号的接收时间；
[0046]w表示采样频率的1/2，
[0047]可选地，所述对采样后的AIS数据进行异常值处理，包括：
[0048]将目标船舶i的航迹信号表示为s＝{s1,s2,
…
,s
k
,
…
,s
n
}，其中s
k
表示目标船舶在t
k
时刻的航迹信号，其中k表示时间索引，n表示采集到目标船舶航迹的时刻总数；表示目标船舶i在t
k
时刻的经纬坐标，表示目标船舶i在t
k
时刻的行驶速度，T表示矩阵的转置；
[0049]将目标船舶i的第j段航迹表示为：
[0050][0051]其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单双向功能可选择的船用自动识别方法，其特征在于，所述方法包括：利用天线单元接收射频信号，并利用信号降噪算法对射频信号进行降噪抗干扰处理，得到降噪后的射频信号，并将降噪后的射频信号发送到数据处理单元；数据处理单元对降噪后的射频信号进行A/D采样处理，并对采样后的AIS数据进行异常值处理；利用AIS数据压缩算法对异常值处理后的AIS数据进行压缩处理，对压缩后的AIS数据进行行驶轨迹提取；将目标船舶的行驶轨迹显示在显控单元，并实时判断与目标船舶航行距离。2.如权利要求1所述的一种单双向功能可选择的船用自动识别方法，其特征在于，所述利用信号降噪算法对射频信号进行降噪抗干扰处理，包括：1)将含噪的射频信号z分割为信号片段x
i
，建立信号片段的稀疏表示模型为：其中：x表示任意的x
i
；D表示稀疏字典，在本发明一个具体实施例中，通过含噪射频信号z求解下式范数得到稀疏字典的值：ε表示测量偏差，若存在一个稀疏字典D，使得存在上述含噪射频信号z的的稀疏表示x，则通过对范数进行求解即可求得字典D；2)将所有信号片段进行泛化处理：其中：Y表示降噪后的射频信号，Y
′
表示其更新值；λ表示拉格朗日乘子；a
i
为信号片段x
i
的位置因子，保证对于任意信号片段x
i
，都有3)对每个信号片段进行稀疏分解，初始化Y＝z，求解最优的稀疏表示x
′
i
：其中：y
i
表示降噪后射频信号的信号片段；4)对每个信号的最优稀疏表示结果x
′
i
进行平均：对上式进行求解，得：
判断此时Y
′
是否小于Y，若Y
′
＜Y，则将Y更新为Y；重复迭代上述步骤2)～4)，直到找到最小的Y
′
作为降噪后的射频信号；将降噪后的射频信号发送到数据处理单元。3.如权利要求2所述的一种单双向功能可选择的船用自动识别方法，其特征在于，所述数据处理单元对降噪后的射频信号进行A/D采样处理，包括：对于降噪后射频信号x(t)，设置信号的采样周期为T，则AD采样得到的采样信号为：其中：x(nT)表示采样信号；t表示信号的接收时间；w表示采样频率的1/2，4.如权利要求3所述的一种单双向功能可选择的船用自动识别方法，其特征在于，所述对采样后的AIS数据进行异常值处理，包括：将目标船舶i的航迹信号表示为s＝{s1,s2,
…
,s
k
,
…
,s
n
}，其中s
k
表示目标船舶在t
k
时刻的航迹信号，其中k表示时间索引，n表示采集到目标船舶航迹的时刻总数；表示目标船舶i在t
k
时刻的经纬坐标，表示目标船舶i在t
k
时刻的行驶速度，T表示矩阵的转置；将目标船舶i的第j段航迹表示为：其中：表示第j段航迹起始时刻p的航迹信号，表示第j段航迹的终点时刻q的航迹信号；设置扫描半径为r，从之间任意经纬坐标开始进行扫描，找出与坐标的欧氏距离在r之内的邻近点，若邻近点数目的大于N，则将该经纬坐标与邻近点形成一个簇，并将该经纬坐标标记为正常值；若该经纬坐标的邻近点数目...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖志伟，陈路，周天，陈卓，吴佳维，
申请(专利权)人：湖南国天电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：