基于STM32的AIS基帶系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著航運業(yè)的發(fā)展，船舶自動識別系統(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等運算處理器完成，但這些方案普遍存在體積大、價格昂貴的缺點。本論文結(jié)合 AIS基帶處理的現(xiàn)狀，提出了一種基于軟

2、件無線電的實現(xiàn)方案，該方案采用低成本高性能的STM32平臺完成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，先重點研究了基帶調(diào)制和解調(diào)過程中每個模塊的工作原理、流程及實現(xiàn)方法，然后針對MCU平臺的特殊性提出合理的解決方案，再對算法進行了MATLAB仿真，最后根據(jù)STM32硬件平臺進行算法優(yōu)化和系統(tǒng)調(diào)試。本文重點的研究內(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)制的軟件實現(xiàn)。針對軟件濾波運算量大而STM32單片機運算速度較慢的問題，本文采用基于波形存儲的查表法實現(xiàn)高斯濾波，不僅保證了系統(tǒng)的實時性，也有效避免了數(shù)字濾波器的量化誤差。然后對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。
　　(2)解調(diào)部分主要研究了非相干解調(diào)的實現(xiàn)方式，為了降低解調(diào)誤碼率，系統(tǒng)選用1bit差分解調(diào)的實現(xiàn)方式。同時也對解調(diào)過程中的突發(fā)檢測

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