专利名称：一种ais基带信号通讯设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通讯设备，特别是AIS基带信号通讯设备。
背景技术：
船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)是一种船舶导航设备，通过使用AIS通讯能減少船舶间的碰撞，能增强ARPA雷达、船舶交通管理系统、船舶报告的功能，能在电子海图上显示所有船舶的航向、航线、航名等信息，很大程度上提高了海、事通信的能力以及为海事系统提供了ー种船舶间、船岸间进行语音和文本通信的方法。AIS信息是基于VHF (very high frequency，甚高频)进行传输的，其固定频率为161. 975MHz和162. 025MHz。常规的AIS通讯设备由人机界面�？�、通信协议处理模块、基带信号处理�？�、射频�？榧氨曜纪ㄐ沤鹰砟？榈茸槌�。当前AIS的应用呈现了较大程度的扩展，出现了ー些对AIS进行适当精简的设备，比如基于AIS的搜救设备AIS-SART与AIS渔网跟踪器，此类设备仅需具备发送功能，无需接收，以降低设备成本，降低设备功耗，延长使用时间。由于没有了接收功能，如图I所示，上述精简的AIS设备无需低噪音放大器和基带接收功能，只需包括用于将报文转换成ニ进制数据的控制器、用于将ニ进制数据生成为AIS基带信号的数字信号处理器、AIS基带信号收发器。然而目前此类精简的AIS设备的成本并没有因为功能精简而成本大量降低，AIS基带信号生成依然需要专用芯片来完成是原因。如图2所示，AIS基带信号的数字信号处理器(AIS基带信号处理模块)包括高级数据链路控制(high-level data link control, HDLC)打解包、非归零反相编码(No ReturnZero-Inverse,NRZI)编解码和高斯滤波最小频移键控(Gaussian filtered minimum shiftkeying, GMSK)的调制解调。在AIS基带信号的整个调制过程中，原始数据流A为ニ进制数据，表现为方波信号，在经过了前文所述的HDLC、NRZI后，依然方波信号B，最后在GMSK滤波器的处理下，成为最终调制到高频的基带信号C。由于将信号方波信号B转化为基带信号C的调制过程最为复杂，目前需采用DSP (digital singnal processor,数字信号处理器)进行复杂的浮点运算，导致系统复杂，功耗仍然偏高，无法有效延长AIS基带信号通讯设备的使用时间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供ー种AIS基带信号通讯设备，它不需要AIS基带信号的数字信号处理器，因此功耗低，可有效延长设备使用时间。本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为
ー种AIS基带信号通讯设备，它包括控制器和发射器；其特征在于所述控制器包
括
用于将报文转换成ニ进制数据的处理�？�、
用于储存ニ进制数据及其相应AIS基带信号波形的储存�？椤⒏荽砟？樽怀傻磨私剖菰诖⒋婺？橹刑崛∠嘤IS基带信号波形并生成AIS基带信号的生成�？椋�
生成�？樯傻腁IS基带信号通过发射器发出。上述方案中，所述储存�？榇⒋娴磨私剖萦�6种，它们分别为“0”，“10”，“110”，“1110”，“11110”，“111110” ；
所述AIS基带信号波形由直线波、P正弦波和Q正弦波组成；直线波的长度是以P正弦波半个周期为一段；
“O”相应AIS基带信号波形为Q正弦波前一半或者后一半；
“10”相应AIS基带信号波形为P正弦波前一半或者后一半；
ニ进制数据前面每增加ー个“1”，相应AIS基带信号波形的半个P正弦波中就増加一段直线波。与现有技术相比，本发明的优点在于利用经过GMSK调制后基带信号波形的特点，控制器根据ニ进制数据在储存�？橹刑崛∠嘤IS基带信号波形即可生成AIS基带信号，不需进行复杂的浮点运算，因此不需要DSP等处理器，从而大大降低了设备功耗，有效延长了设备使用时间。
图I为现有AIS基带信号通讯设备的结构框图。图2为AIS基带信号的数字信号处理器的流程图。图3为本发明实施例的结构框图。图4为直线波(包括2个相位)。图5为P正弦波(包括4个相位)。图6为Q正弦波(包括4个相位)。图7为Q正弦波前一半。图8为Q正弦波后一半。图9为某一段调制后AIS基带信号波形。图10为几种P正弦波中还插有直线段波形。图11为生成GMSK调制波形与ニ进制数据关系图。图12为本发明实施例控制器的流程图。
具体实施例方式如图3所示的本发明AIS基带信号通讯设备实施例，它包括控制器和发射器；所述控制器具备DAC功能，主频需求仅8MHz，控制器包括
用于将报文转换成ニ进制数据的处理�？�、
用于储存ニ进制数据及其相应AIS基带信号波形的储存模块、
根据处理�？樽怀傻磨私剖莺痛⒋婺？橹械磨私剖萦氩ㄐ蔚亩杂叵担诖⒋婺？橹刑崛∠嘤IS基带信号波形并生成AIS基带信号的生成�？椋�
生成�？樯傻腁IS基带信号通过发射器发出。AIS规定数据输出流中，为了防止出现连续6个“1”，规定每出现5个“I”就在其后插入一个 “O”，因此这种波形只有 “O”，“10”，“110”，“1110”，“11110”，“111110” 6 种可能。因此，所述储存模块储存的二进制数据有6种，它们分别为“0”，“10”，“110”，“1110”，“11110”，“111110”。所有经过GMSK调制后的AIS基带信号波形都是由3段波形组成的，即直线波和两段周期不等的正弦波(P正弦波和Q正弦波)，分别如图4、5、6所示。直线波的长度是以P正弦波半个周期为一段；
储存�？橹写⒋娑剖菹嘤IS基带信号波形为
“0”相应AIS基带信号波形为Q正弦波(如图6)前一半或者后一半，如图7、8所示。“10”相应AIS基带信号波形为P正弦波前一半或者后一半；
二进制数据前面每增加一个“ 1”，相应AIS基带信号波形的半个P正弦波中就增加一段直线波。即
“110”相应AIS基带信号波形的半个P正弦波中增加一段直线波；
“1110”相应AIS基带信号波形的半个P正弦波中增加两段直线波；
“11110”相应AIS基带信号波形的半个P正弦波中增加三段直线波；
“111110”相应AIS基带信号波形的半个P正弦波中增加四段直线波；
如图10所示，该信号始终是由两个互为正负的“近似”半周期的P正弦波连接构成，在某些情况下正弦波中还插有直线段波形。图10-a 表示“10”，图 10_13表示“110”，图 10_c 表示“ 1110”，图 10_d 表示“ 11110”
以此类推。直线段的长度是以P正弦波半个周期为单位，每增加一段，表示的二进制前面就加一个“I”。由于GMSK可能出现上下两种波形，因此一共有12种类似(a)、(b)、(c)、(d)的波形。依照这个规律，图9波形代表的二进制数值应该是“0 10 10 0 0 0 0 10 10 1010”。假定给定一组二进制数据是“010000111001010”，通过上述算法就可以快速生成GMSK调制波形。如图11所示。本发明实施例能够较好地应用于AIS基带信号的调制，相比现有技术，它具有运算简单、快速高效的优点。以下介绍本发明实施例应用该算法实现调制的方法和流程。GMSK调制后的波形函数，即每一时刻t对应的电压值s(t)都能通过计算得到。我们知道，信号波是由有限个点组成的。这样，图4、5、6三段波形就可以用有限个点来表示(比如200个)。将这些点的坐标值通过数组的形式储存在储存�？�(flash闪存)中，根据GMSK调制的规律，将二进制数据与相应的波形进行对应，控制器(单片机)再从flash数组提取相应的值，最后经过数模转换，生成AIS基带信号。单片机还可以根据需要调整输出信号电压值的大Q。程序设计的流程图如图12所示。给出可实际应用的BT值为0. 5的基带及波形数据表，如表I和表2所示。DAC的转换范围为0到4095，对应电压为0到3. 3V。
权利要求
1.一种AIS基带信号通讯设备，它包括控制器和发射器；其特征在于所述控制器包括 用于将报文转换成二进制数据的处理�？椤� 用于储存二进制数据及其相应AIS基带信号波形的储存�？椤� 根据处理模块转换成的二进制数据在储存�？橹刑崛∠嘤IS基带信号波形并生成AIS基带信号的生成模块； 生成模块生成的AIS基带信号通过发射器发出。
2.如权利要求I所述的AIS基带信号通讯设备，其特征在于所述储存模块储存的二进制数据有 6 种，它们分别为“0”，“10”，“110”，“1110”，“11110”，“111110”； 所述AIS基带信号波形由直线波、P正弦波和Q正弦波组成；直线波的长度是以P正弦波半个周期为一段； “O”相应AIS基带信号波形为Q正弦波前一半或者后一半； “10”相应AIS基带信号波形为P正弦波前一半或者后一半； 二进制数据前面每增加一个“ 1”，相应AIS基带信号波形的半个P正弦波中就增加一段直线波。
全文摘要
本发明涉及一种AIS基带信号通讯设备，它包括控制器和发射器；其特征在于所述控制器包括用于将报文转换成二进制数据的处理�？�、用于储存二进制数据及其相应AIS基带信号波形的储存模块、根据处理模块转换成的二进制数据在储存�？橹刑崛∠嘤IS基带信号波形并生成AIS基带信号的生成�？椋簧赡？樯傻腁IS基带信号通过发射器发出。本发明的优点在于利用经过GMSK调制后基带信号波形的特点，控制器根据二进制数据在储存模块中提取相应AIS基带信号波形即可生成AIS基带信号，不需进行复杂的浮点运算，因此不需要DSP等处理器，从而大大降低了设备功耗，有效延长了设备使用时间。
文档编号G01S7/02GK102662160SQ201210121430
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者严新平, 初秀民, 柳晨光, 马枫 申请人:武汉理工大学
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