內(nèi)河AIS通信系統(tǒng)可靠性仿真分析研究.pdf

1、內(nèi)河是指處于一個國家之中的河流。我國河流眾多，以長江、珠江、黑龍江三大水系和京杭大運河為主干線組成了我國“三橫一縱”為主體的內(nèi)河網(wǎng)。內(nèi)河的典型特點是河道狹窄、彎曲、河流湍急。在內(nèi)河航行中，傳統(tǒng)的導(dǎo)航儀器如雷達(dá)、GPS等由于各自的局限性很難達(dá)到安全導(dǎo)航、避讓的作用，而且它們也無法獲得目標(biāo)船的靜態(tài)信息（如船名、呼號、吃水、目的地、到達(dá)時間等）和動態(tài)信息（如船位、船速、船首向、航跡向、轉(zhuǎn)向率等），所以僅僅依靠這些工具很難達(dá)到現(xiàn)代安全通航的要求

2、。船載自動識別系統(tǒng)(AIS)的誕生彌補了以往導(dǎo)航儀器的不足，為內(nèi)河安全航行開辟了一條嶄新的道路。AIS在我國內(nèi)河航行中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。作為一種船舶監(jiān)測系統(tǒng)，并隸屬于無線移動通信網(wǎng)絡(luò)范疇，AIS在內(nèi)河中通信的可靠性直接決定了其應(yīng)用前景，因此探討內(nèi)河中AIS的通信可靠性對保障船載航行安全具有重要的意義。影響AIS通信可靠性的因素眾多，在特定的內(nèi)河環(huán)境中，由于其特殊的地理環(huán)境，其影響因素又會與海上不同。
　　 本文研究的重點是內(nèi)

3、河AIS基站和AIS船臺之間的通信。AIS基站的工作原理和 AIS船臺的工作原理大同小異。無線通信系統(tǒng)的可靠性主要受移動無線信道的制約，研究和仿真無線通信系統(tǒng)首先要認(rèn)識信道本身的特性并通過傳播預(yù)測模型研究電波的傳播規(guī)律。在充分考慮適用性、可靠性等因素之后，選擇了奧村模型和國家標(biāo)準(zhǔn)模型這兩種傳播預(yù)測模型。
　　 Okumura模型是奧村等人根據(jù)在日本近郊測試的大量數(shù)據(jù)，統(tǒng)計出用曲線表示的傳播損耗圖。該模型的特點是完全基于實測數(shù)據(jù)，

4、以曲線圖表的形式給出，在計算機上應(yīng)用不方便。為此，Hata等人在此基礎(chǔ)上做了分析總結(jié)出了一套經(jīng)驗公式，即Okumura-Hata（奧村一哈塔）模型。Okumura-Hata模型是移動通信中應(yīng)用較為廣泛的預(yù)測模型，是根據(jù)測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析得到的經(jīng)驗公式，其適用頻率范圍為150～1500MHz，適用距離為1～35km，基站有效天線高度在30～200m之間，移動臺有效天線高度在1～10m之間。奧村一哈塔模型是以市區(qū)傳播損耗模型為標(biāo)準(zhǔn)，其它地形的

5、傳播損耗模型在它的基礎(chǔ)上做了修正。
　　 GB/T14617.1-93模型也是應(yīng)用較為廣泛的一種模型。我國對奧村一哈塔模型進行了修正后，在1994年納入了國家標(biāo)準(zhǔn)，即國家標(biāo)準(zhǔn)模型。它擴展了傳播路徑，引入了建筑物密度修正因子等，是一個理論與經(jīng)驗相結(jié)合的模型，更加適用于中國地形地貌特點。
　　 本文利用這兩種模型對AIS通信系統(tǒng)的可靠性進行了研究，開發(fā)了仿真系統(tǒng)，并進行了仿真分析。在實驗的基礎(chǔ)上，驗證了奧村模型在武漢地區(qū)應(yīng)用