基于STM32的AIS基帶系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（Automatic Identification System，簡稱AIS）得到了廣泛的應(yīng)用。AIS系統(tǒng)通常由信息處理模塊、基帶處理模塊和射頻收發(fā)模塊三大部分組成，其中基帶處理模塊作為系統(tǒng)的核心，主要負(fù)責(zé)基帶信號(hào)的調(diào)制解調(diào)。傳統(tǒng)的AIS基帶處理模塊通常采用專用 ASIC芯片或者FPGA、DSP等運(yùn)算處理器完成，但這些方案普遍存在體積大、價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)。本論文結(jié)合 AIS基帶處理的現(xiàn)狀，提出了一種基于軟

2、件無線電的實(shí)現(xiàn)方案，該方案采用低成本高性能的STM32平臺(tái)完成AIS系統(tǒng)的基帶獲取和基帶信息處理的任務(wù)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，有效縮小了設(shè)備體積。
　　論文以基帶處理模塊的工作流程為切入點(diǎn)，先重點(diǎn)研究了基帶調(diào)制和解調(diào)過程中每個(gè)模塊的工作原理、流程及實(shí)現(xiàn)方法，然后針對(duì)MCU平臺(tái)的特殊性提出合理的解決方案，再對(duì)算法進(jìn)行了MATLAB仿真，最后根據(jù)STM32硬件平臺(tái)進(jìn)行算法優(yōu)化和系統(tǒng)調(diào)試。本文重點(diǎn)的研究內(nèi)容如下：
　　(1)調(diào)制部分的關(guān)鍵

3、技術(shù)是高斯低通濾波器和MSK調(diào)制的軟件實(shí)現(xiàn)。針對(duì)軟件濾波運(yùn)算量大而STM32單片機(jī)運(yùn)算速度較慢的問題，本文采用基于波形存儲(chǔ)的查表法實(shí)現(xiàn)高斯濾波，不僅保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，也有效避免了數(shù)字濾波器的量化誤差。然后對(duì)高斯濾波輸出求積分就可以得到相位路徑，再經(jīng)過sin和cos變換即可得到I、Q兩路正交信號(hào)。
　　(2)解調(diào)部分主要研究了非相干解調(diào)的實(shí)現(xiàn)方式，為了降低解調(diào)誤碼率，系統(tǒng)選用1bit差分解調(diào)的實(shí)現(xiàn)方式。同時(shí)也對(duì)解調(diào)過程中的突發(fā)檢測(cè)

4、和位同步進(jìn)行了深入研究，利用GMSK信號(hào)本身的訓(xùn)練序列的相關(guān)特性，采用互相關(guān)函數(shù)檢測(cè)突發(fā)信號(hào)，并且可以直接獲取信號(hào)的最佳采樣點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的位同步。該方法簡化了位同步的過程，極大的減少了系統(tǒng)的運(yùn)算量。
　　(3)對(duì)基帶信號(hào)預(yù)編碼過程中涉及到的HDLC協(xié)議和NRZI編解碼原理進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出完整的AIS基帶信號(hào)調(diào)制解調(diào)在STM32平臺(tái)上的實(shí)現(xiàn)方法。
　　論文通過對(duì) AIS基帶處理模塊的原理分析、實(shí)現(xiàn)方案對(duì)比、軟件仿真和基于S