[发明专利]用于检测AIS消息的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于船舶和浮标的卫星监视系统。

背景技术

自动识别系统AIS（automatic identification system）是一种在20至30海里（37至56km）的范围内在船舶、海岸站和导航支持系统之间进行短消息交换的系统。AIS在VHF海上移动频段内采用自组织时分多址接入（SOTDMA）。在频道AIS1（中心位于162.975MHz）或AIS 2（中心位于162.025MHz）（每个的宽度为25kHz）上发生通信。交换的消息具有预定长度，并包括数据，如船舶的标识、它的位置、它的航线和它的速度。

每个通信信道是在60秒长度的帧中的时间片段。每个帧都被分成2250个时隙，在正常操作中每个都能够被AIS消息（或报告）占用。在正常模式下，每艘船在两个通信信道上将它的AIS消息交替发出。来自给定的船舶的AIS消息的频率取决于其速度：如果船正在航行中，则每2-10秒发送一次消息，两个连续消息之间的间隔越短，船的速度越快；如果船是固定的，则每3分钟发送一次消息。来自参与到系统中的不同平台的消息之间的时间间隔例如在ITU-R M.2084报告“自动识别系统消息的卫星检测”中被指出。

船和海岸站的AIS接收器接收来自附近所有船的消息，从而使它们能够创建当地环境的详细地图。

假设AIS在没有管理船的时分接入的中央TDMA控制器情况下操作。每个AIS转发器监视通信信道，并在每个消息中保留其会用来发送下一条消息的时隙。在本地地理区域，解决冲突协议会避免同一时隙中的消息冲突。

这不是AIS消息的卫星检测的情形。实际上，低轨道卫星的天线覆盖范围通常涵盖一般都不能协调在一起的多个本地地理区域。因此，卫星将观察消息在相同时隙中的随机冲突，其结果可能会丢失一个或多个冲突消息。给定的AIS消息的正确检测和解码的概率随着冲突次数的增加率而减小。这个问题的更详细信息提供在报告ITU-R M.2084中。该文件还指出了提高卫星能力的可能方法：

○由卫星运动造成的多普勒频移取决于发送器在覆盖范围中的位置，从而使消息能够在多普勒频移的基础上被辨别。卫星运动引起的多普勒频移可达到±4kHz。在这种方法中，仍然应该牢记，AIS标准容忍了关于船的TDMA发送器的±500Hz载波频率的错误。

○在给定的船发送的两个连续AIS消息之间具有重要的信息冗余。报告ITI-R M.2084建议鉴于在地面站中的特定处理，通过在两个AIS信道上接收的数据的实时下载进行连续发送，特别是在与卫星的一个通道的长度对应的时隙中进入的AIS信号与先前接收到的信号的扫描副本的连续关联。

文献US 7,876,865介绍了一种用于在空间中检测AIS消息和解码它们的系统和方法。AIS信号被数字化，且通过关联数字化数据和与不同多普勒频移的AIS消息的码序列相对应的预定义的信号来识别候选AIS消息。用于关联的消息码序列对应于所有AIS消息共同的消息的开始，即24位的训练序列和8位的开始标志。为了改善候选AIS消息的检测，用于相关的消息码序列可以利用部分已知消息延长，如例如船的标识符（在这种情况下，MMSI编号10）。文献US 7,876,865因此从报告ITU-R M.2084（其在于试图重新检测不久前检测的来自发送器的消息）中建立了想法。这种方法利用来自相同船的两个连续消息的显著数量的位是相同的事实。

在推荐IUT-R M.1371-4（04/2010）及其附件中可以发现AIS的详细介绍。

发明内容

本发明的目的

本发明的一个目的是通过卫星改善AIS消息的检测，例如产生AIS发送器的区域或世界地图。

本发明的概述

根据本发明，一种用于检测AIS消息的方法，包括：提供表示在至少一个AIS信道上由卫星接收的信号的数字化数据，并通过关联数字化数据与假设碎片消息来识别数字化数据中的候选消息。假设碎片消息包括至少一个AIS消息碎片，其取决于传输时间和/或发送器位置并借助于AIS发送器的数据库而被确定。