[发明专利]适用于VDES R-模式的基于实时比特边缘检测的测距方法及系统

说明书

本发明属于无线导航领域，提出了适用于VDES R‑模式的基于实时比特边缘检测的测距方法及系统。该方法基于现有的船载VDES接收机，处理得到一段时间间隔内VDES信号的全息数据，并检测其载波信号的比特边缘，得到传输延时，获取定位信息。此方法无需对系统传输的信号进行改变，适用范围更广且实现复杂度较低。

技术领域

本发明属于无线导航领域，涉及信号检测和陆基定位交叉应用学科，具体涉及一种适用于VDES R-模式的自适应实时比特边缘检测方法及系统。

背景技术

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)是船舶导航所依赖的主要技术，然而GNSS存在其固有的脆弱性，每年都会发生多起由于GNSS故障而导致的航行安全事件。因此，为了保证航行安全，国际海事组织(International MaritimeOrganization，IMO)要求船舶必须装备天基和陆基双备份定位导航系统。

甚高频数据交换系统(VHF Data Exchange System，VDES)是新一代海上通信系统，在现有船舶自动识别系统(Automatic Identification System，AIS)功能的基础上，增加了特殊应用报文(Application Specific Message，ASM)和甚高频数据交换(VHF DataExchange，VDE)功能，因此，VDES包含三种信号形式，即AIS信号、ASM信号和VDE信号，利用VDES实现定位功能即VDES R-模式。VDES R-模式是IMO号召世界各成员国开展研究的陆基无线电导航系统之一，利用VDES实现定位可以充分利用现有的岸站设备，节省大量的基站建设费用。然而，VDES的本质是一个通信系统，若利用其实现定位，首先必须解决定位信息的识别、提取和测量这一关键技术问题。

已有的解决方法是对VDES重新进行信号设计，以获得一个可以提供测距信息的信号，但是这一方法仅适用于其中的ASM信号和VDE信号，AIS信号无法重新进行设计，因此这种方法的适用范围不够全面且实现复杂度较高；所以亟需一种适用范围更广且实现复杂度较低的解决方案。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种适用于VDES R-模式的基于实时比特边缘检测的测距方法及系统，基于现有的船载VDES接收机，处理得到一段时间间隔内VDES信号的全息数据，并检测其载波信号的比特边缘，得到传输延时，获取定位信息。此方法无需对系统传输的信号进行改变，适用范围更广且实现复杂度较低。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种适用于VDES R-模式的基于实时比特边缘检测的测距方法，包括步骤如下：

S1:移动接收机终端将接收到的VDES信号经过下变频模块和AD转换模块的处理后，输出VDES中频信号；所述VDES信号包含AIS信号、ASM信号和VDE信号；

气象传感器实时将气象数据输入传输损耗预测模块，所述传输损耗预测模块通过预测计算得到VDES信号的海面传输损耗L；

S2:将步骤S1中得到的VDES中频信号和VDES信号的海面传输损耗结果输入稀疏表示处理模块中，根据VDES信号的海面传输损耗L，对VDES中频信号进行自适应地选择稀疏表示方式，从而得到VDES信号的全息数据；

S3:将步骤S2得到VDES信号的全息数据输入比特边缘检测模块，所述比特边缘检测模块通过同步原子钟实现与岸站时间同步；

利用比特边缘检测模块得到VDES信号的比特边缘，将所述比特边缘对应的时间作为VDES信号的时间戳信息；

S4:将步骤S3获得的时间戳信息输入定位信息解算模块，根据TOA测量值计算得到定位信息，从而获得定位所需的测距值。