亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        一種基于CMX910的AIS系統(tǒng)同步方案*

        2010-09-26 04:28:48謝永鋒鵬2姚元飛
        電訊技術(shù) 2010年2期
        關(guān)鍵詞:用戶設(shè)備系統(tǒng)

        謝永鋒,劉 鵬2,佟 力,姚元飛

        (中國西南電子技術(shù)研究所,成都 610036;2.中國西南電子設(shè)備研究所,成都 610036)

        1 引 言

        自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(Automatic Identification System,AIS)是一種新型的助航系統(tǒng)及設(shè)備,是可以用于水上交通聯(lián)絡(luò)和指揮的岸-船、船-岸、船-船之間的通信、輔助導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)為船舶航行安全和航行管理提供了一種新型而有效的手段,它基于無線電應(yīng)答器的相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù),可用于船舶等運(yùn)載工具的精確跟蹤,以彌補(bǔ)傳統(tǒng)雷達(dá)監(jiān)測(cè)在自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)以及獲取航行動(dòng)向信息等方面的不足,對(duì)雷達(dá)監(jiān)測(cè)起輔助或替代作用。由于AIS技術(shù)先進(jìn)、使用簡易和經(jīng)濟(jì),因此,被采納為國際標(biāo)準(zhǔn)(ITU-R M.1371、IEC 61993-2)[1,2]。國際海事組織(IMO)將AIS作為海上航行船舶(≥300 t)強(qiáng)制性要求安裝的安全設(shè)備,所以該系統(tǒng)有廣泛的市場應(yīng)用前景。

        AIS是以自組織時(shí)分多址(SOTDMA)組網(wǎng)協(xié)議為核心技術(shù),船舶間可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,無需類似管控中心等設(shè)備的支撐,這種組網(wǎng)通信方式不受不同海域的限制。但是,由于AIS以SOTDMA協(xié)議為核心技術(shù),同步是TDMA網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)通信的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù),要求整個(gè)TDMA網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘要相同,以保證時(shí)間的一致性。目前,國內(nèi)外對(duì)AIS技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究,產(chǎn)品也十分成熟,但對(duì)于AIS系統(tǒng)同步方面的研究卻很少。本文根據(jù)ITU-R M.1371協(xié)議重點(diǎn)介紹了AIS的同步方法,并探討了一種基于CMX910實(shí)現(xiàn)AIS同步的方案。目前,采用該方案的AIS已經(jīng)在工程上得到廣泛應(yīng)用,組網(wǎng)測(cè)試結(jié)果表明:系統(tǒng)中各成員直接同步時(shí)間誤差不超過±20 μs,間接同步時(shí)間誤差不超過±50 μs,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于ITU-R M.1371所要求的直接同步時(shí)間誤差為±102 μs,間接同步時(shí)間誤差±306 μs[1,2]。

        2 AIS概述

        2.1 系統(tǒng)概述

        AIS調(diào)制方式采用GMSK/FM方案[1],無線傳輸?shù)膸挒?5 kHz或12.5 kHz,射頻工作頻點(diǎn)是161.975 MHz/162.025 MHz,數(shù)據(jù)組幀格式采用簡化的HDLC協(xié)議,數(shù)據(jù)編碼為NRZI方式,數(shù)據(jù)傳輸比特率為9 600 bit/s。AIS分為船臺(tái)和基站設(shè)備,兩個(gè)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)相同,其框圖如圖1所示。

        圖1 AIS框圖
        Fig.1 Block diagram of AIS

        系統(tǒng)中,通信處理模塊是系統(tǒng)的控制中心,內(nèi)嵌一個(gè)GPS接收機(jī),為系統(tǒng)提供精確的位置信息和時(shí)間基準(zhǔn)?;鶐幚砟K為系統(tǒng)管理VHF數(shù)字收發(fā)信機(jī),同時(shí)完成系統(tǒng)的GMSK/FSK調(diào)制和解調(diào)工作。VHF數(shù)字收發(fā)信機(jī)包括3個(gè)VHF接收機(jī)和1個(gè)獨(dú)立的VHF發(fā)射機(jī)。

        2.2 SOTDMA協(xié)議[1]

        AIS是以自組織時(shí)分多址(SOTDMA)組網(wǎng)協(xié)議為核心技術(shù),該技術(shù)將時(shí)間分成若干超幀,每個(gè)超幀又分成若干時(shí)隙供船舶用戶使用,每個(gè)用戶周期地廣播其當(dāng)前的位置信息及對(duì)未來時(shí)隙的預(yù)約信息,以構(gòu)成系統(tǒng)的時(shí)隙狀態(tài)表,這個(gè)時(shí)隙狀態(tài)表反映了所有參與船舶通信的用戶對(duì)時(shí)隙動(dòng)態(tài)使用的情況,依據(jù)該時(shí)隙動(dòng)態(tài)表,各用戶可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信道時(shí)隙的自發(fā)管理。由于這些時(shí)隙資源由用戶自行管理,不需要基站的參與,所以被稱為自組織時(shí)分多址。若因船舶用戶的增加或需發(fā)送信息增多,AIS超負(fù)荷時(shí),SOTDMA能自動(dòng)減少AIS用戶的數(shù)量,保證最近的船舶能夠接收,以犧牲覆蓋范圍的方式保證通信的可靠性。

        AIS中定義1 min為一個(gè)超幀,每個(gè)超幀劃分為2 250個(gè)時(shí)隙,每個(gè)時(shí)隙長26.67 ms,可以由任意用戶使用,AIS通信應(yīng)答機(jī)系統(tǒng)能提供在1 min之內(nèi)發(fā)送至少2 000條船舶信息的報(bào)告。

        2.3 SOTDMA消息結(jié)構(gòu)

        SOTDMA算法將利用時(shí)隙狀態(tài)表來完成時(shí)隙的同步和確定初始時(shí)隙以及分配(預(yù)約)連續(xù)工作時(shí)隙。TDMA網(wǎng)絡(luò)的同步是基于同步狀態(tài)的算法。SOTDMA通信狀態(tài)中的同步狀態(tài)標(biāo)志指示本機(jī)的同步狀態(tài)是與UTC直接同步還是間接同步,與UTC間接同步時(shí)是與基站同步還是與其它的AIS船臺(tái)同步。SOTDMA消息結(jié)構(gòu)如圖2所示,其中的通信狀態(tài)字段包括同步狀態(tài)的指示和時(shí)隙的使用信息。

        圖2 SOTDMA消息結(jié)構(gòu)
        Fig.2 SOTDMA message structure

        3 AIS系統(tǒng)的同步技術(shù)[1-2]

        同步是TDMA網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)通信的基礎(chǔ),網(wǎng)絡(luò)中的成員應(yīng)使用同一個(gè)時(shí)間同步源,以保證時(shí)間的一致性。

        同步按照其實(shí)現(xiàn)方式的不同可以分為直接同步和間接同步。在ITU-R M.1371協(xié)議中指出,無論是直接同步還是間接同步,協(xié)議將同步分成兩個(gè)層次:一個(gè)是超幀同步,一個(gè)是時(shí)隙同步。超幀同步主要指各AIS用戶間時(shí)隙號(hào)相同,故超幀同步主要是調(diào)整時(shí)隙計(jì)數(shù)的差值。時(shí)隙同步指各用戶時(shí)隙號(hào)相同,但各個(gè)用戶的時(shí)隙起點(diǎn)不同,修正時(shí)隙起點(diǎn)的偏差,時(shí)隙同步的精度要求更高。為了保證AIS通道的正常工作,能夠獲得UTC的用戶應(yīng)該基于UTC源連續(xù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行同步,間接獲得UTC的用戶應(yīng)該基于其它UTC源連續(xù)地對(duì)其系統(tǒng)重新同步,如果系統(tǒng)已經(jīng)處于幀同步,應(yīng)該連續(xù)地進(jìn)行時(shí)隙同步。

        3.1 直接同步

        直接同步是指在本機(jī)GPS接收機(jī)工作正常的情況下,通過GPS提供的UTC時(shí)間信息和秒脈沖來校正本機(jī)的時(shí)間。由于TDMA網(wǎng)絡(luò)各成員之間的時(shí)間都是由GPS提供,各成員間的時(shí)間誤差應(yīng)滿足ITU-R M.1371協(xié)議規(guī)定的±102 μs的要求。

        3.2 間接同步

        間接同步是指在本機(jī)或整個(gè)AIS網(wǎng)絡(luò)GPS失效時(shí),網(wǎng)絡(luò)成員通過接收其它成員播發(fā)的消息來建立的一種同步關(guān)系。間接同步對(duì)時(shí)間精度的要求非常高,所以間接同步的實(shí)現(xiàn)是AIS的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)。

        在ITU-R M.1371協(xié)議中指出,當(dāng)船臺(tái)不能直接或間接與UTC同步,但能接收到基站的傳輸消息時(shí),應(yīng)與最大接收臺(tái)站的基站同步,并且同步到基站的船臺(tái)應(yīng)把其同步狀態(tài)改變到“基站”以反映其同步狀態(tài),各成員間的時(shí)間誤差應(yīng)滿足ITU-R M.1371協(xié)議規(guī)定的±306 μs的要求。間接同步按優(yōu)先級(jí)可分為3種方式:

        (1)與UTC間接同步;

        (2)在有基站的條件下,與接收到消息最多的基站進(jìn)行間接同步,當(dāng)接收到好幾個(gè)有相同接收臺(tái)數(shù)的基站時(shí),應(yīng)基于其中MMSI最小者進(jìn)行同步;

        (3)在沒有基站的條件下,與接收到消息最多的AIS船臺(tái)進(jìn)行間接同步,當(dāng)接收到好幾個(gè)相同接收臺(tái)數(shù)的船臺(tái)時(shí),應(yīng)以其中MMSI最小者進(jìn)行同步。

        AIS網(wǎng)絡(luò)成員在GPS失效的情況下,接收和播發(fā)的消息都將可能是無效的,如果設(shè)備的UTC定時(shí)器精度比較高,會(huì)維持本機(jī)正常工作一段時(shí)間,可能會(huì)有時(shí)間向其它目標(biāo)報(bào)告GPS失效,請(qǐng)求提高報(bào)告率,與之建立間接同步。當(dāng)本機(jī)接收到請(qǐng)求進(jìn)行間接同步的消息后,應(yīng)將報(bào)告率提高到每2 s 1次,主要根據(jù)設(shè)備的定時(shí)器精度。當(dāng)需選擇某個(gè)基站或船臺(tái)作為標(biāo)桿站(semaphore),其選擇算法流程如圖3所示。

        圖3 AIS系統(tǒng)選擇標(biāo)桿站的流程圖
        Fig.3 AIS system select semaphore flow

        4 基于CMX910的系統(tǒng)同步實(shí)現(xiàn)

        4.1 CMX910芯片介紹[3]

        CMX910是CML公司推出的一款A(yù)IS基帶處理芯片,具有UTC接口,能根據(jù)接收到的GPS秒脈沖調(diào)整本地時(shí)鐘。在該芯片內(nèi)部有兩個(gè)計(jì)數(shù)器,一個(gè)采樣計(jì)數(shù)器,將每個(gè)時(shí)隙劃分為1 280個(gè)采樣點(diǎn),每計(jì)數(shù)到1 280個(gè)采樣就進(jìn)位產(chǎn)生一個(gè)時(shí)隙;另外一個(gè)是時(shí)隙計(jì)數(shù)器,由采樣計(jì)數(shù)器進(jìn)位計(jì)數(shù)得到,最大為每分鐘2 250個(gè)時(shí)隙,計(jì)數(shù)時(shí)鐘由本地晶振產(chǎn)生,CMX910能根據(jù)GPS時(shí)鐘校正其內(nèi)部時(shí)鐘,修改其內(nèi)部的采樣計(jì)數(shù)器和時(shí)隙計(jì)數(shù)器的值,并且能根據(jù)不同的需要配置為自動(dòng)或手動(dòng)的方式調(diào)整slot_sample_count寄存器的時(shí)間偏差。

        4.2 基于CMX910的系統(tǒng)同步實(shí)現(xiàn)

        AIS設(shè)備中通信模塊和基帶模塊以CMX910的時(shí)隙和采樣計(jì)數(shù)值為準(zhǔn)[4],系統(tǒng)同步框圖如圖4所示。

        圖4 AIS同步框圖
        Fig.4 Block diagram of AIS synchronization

        在GPS有效的情況下,CMX910根據(jù)GPS提供的UTC分脈沖和秒脈沖校正其內(nèi)部采樣時(shí)鐘,修改其本地時(shí)隙計(jì)數(shù)器和采樣計(jì)數(shù)器的值,這樣CMX910以GPS提供的UTC秒脈沖為同步源,每秒同步一次。網(wǎng)絡(luò)中所有的AIS用戶都是以GPS提供的UTC時(shí)間同步,所以,在GPS有效的情況下,基于CMX910很容易實(shí)現(xiàn)AIS的超幀同步和時(shí)隙同步。

        在GPS失效的情況下,本地設(shè)備通過接收網(wǎng)絡(luò)中其它成員設(shè)備播發(fā)的消息建立同步關(guān)系,若接收到某個(gè)成員設(shè)備播發(fā)的消息顯示其GPS有效,則本地設(shè)備直接與該設(shè)備同步;若不能間接與UTC同步,但能與基站直接通信時(shí),應(yīng)與最大接收臺(tái)站的基站同步。同理,若不能與基站直接通信,則與最大接收臺(tái)站的船臺(tái)同步,并且應(yīng)把本地設(shè)備發(fā)送的消息的同步狀態(tài)改成相應(yīng)的同步狀態(tài)以告知網(wǎng)內(nèi)其它成員其同步狀態(tài)。本地設(shè)備根據(jù)CMX910接收到消息的時(shí)刻進(jìn)行超幀同步和時(shí)隙同步,當(dāng)CMX910檢測(cè)到接收消息的有效標(biāo)志時(shí),此時(shí)CMX910將該時(shí)刻的時(shí)隙號(hào)和采樣號(hào)寫入slot_sample_count寄存器中,通信模塊的處理器獲得此時(shí)刻后,按照SOTDMA協(xié)議同步原理,根據(jù)同步優(yōu)先級(jí)算法選擇適合的目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行同步。當(dāng)同步目標(biāo)選定后,本地設(shè)備與接收到的該同步目標(biāo)消息中所包含的時(shí)隙號(hào)進(jìn)行比較,若兩者的時(shí)隙號(hào)不等,則將本地時(shí)隙號(hào)修正為同步設(shè)備的時(shí)隙號(hào),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的超幀同步,同時(shí)根據(jù)接收到消息時(shí)的采樣值計(jì)算一個(gè)相對(duì)的采樣修正值來修正本地的采樣計(jì)數(shù)器的值,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的時(shí)隙同步。這樣,本地設(shè)備與同步設(shè)備之間建立起系統(tǒng)的超幀同步和時(shí)隙同步。

        系統(tǒng)組網(wǎng)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明:系統(tǒng)各成員間在GPS有效情況下,直接同步時(shí)間誤差不超過±20 μs,在GPS失效情況下,間接同步時(shí)間誤差不超過±50 μs,小于ITU-R M.1371所要求的直接同步時(shí)間誤差為±102 μs,間接同步時(shí)間誤差±306 μs[1,2]。

        5 結(jié) 論

        如何實(shí)現(xiàn)AIS設(shè)備間的同步是AIS組網(wǎng)通信的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù),這要求整個(gè)AIS網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘基準(zhǔn)要相同,以保證時(shí)間的一致性。目前,國內(nèi)外對(duì)AIS技術(shù)又進(jìn)行了大量研究已經(jīng)做了大量的工作,產(chǎn)品也十分成熟,但對(duì)于AIS同步方面的研究很少。本文根據(jù)ITU-R M.1371協(xié)議重點(diǎn)介紹了AIS的同步方法,并探討了基于CMX910實(shí)現(xiàn)AIS同步的方案。實(shí)際系統(tǒng)驗(yàn)證和分析表明,采用該方案的系統(tǒng)同步可靠,組網(wǎng)性能好,系統(tǒng)誤碼率低,且該方案的實(shí)現(xiàn)對(duì)AIS系列產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用具有重要的參考意義。

        參考文獻(xiàn):

        [1] Recommendation ITU-R M.1371-1,Technical characteristics for a universal shipborne automatic identification system using time division multiple access in the VHF maritime mobile band[S].

        [2] ITU-R M.1371-1 ,IALA Technical clarification[S].

        [3] CMX910 AIS Base band Processor[Z].[S.l.]:CML Microcircuits Communication Semiconductors Products,2006.

        [4] 姚元飛,佟力,謝永鋒.基于CMX910的AIS基帶處理模塊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].電訊技術(shù),2008,48(5):82-85.

        YAO Yuan-fei,TONG Li,XIE Yong-feng.Design and Application of AIS Baseband Processor Based on CMX910[J].Telecommunication Engineering,2008,48(5):82-85.(in Chinese)

        [5] 郭梯云,等.移動(dòng)通信[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2000.

        GUO Ti-yun,et al.Mobile Communication[M].Xi'an:Xidian University Press,2000.(in Chinese)

        [6] Theodore S Rappaport.無線通信原理與應(yīng)用[M].蔡濤,李旭,杜振民,譯.北京:電子工業(yè)出版社,1999.

        Theodore S Rappaport.Principle and Application of Wireless Communication[M].Translated by CAI Tao,LI Xu,DU Zhen-ming.Beijing:Publishing House of Electronic Industry,1999.(in Chinese)

        猜你喜歡
        用戶設(shè)備系統(tǒng)
        諧響應(yīng)分析在設(shè)備減振中的應(yīng)用
        Smartflower POP 一體式光伏系統(tǒng)
        WJ-700無人機(jī)系統(tǒng)
        ZC系列無人機(jī)遙感系統(tǒng)
        基于MPU6050簡單控制設(shè)備
        電子制作(2018年11期)2018-08-04 03:26:08
        連通與提升系統(tǒng)的最后一塊拼圖 Audiolab 傲立 M-DAC mini
        關(guān)注用戶
        商用汽車(2016年11期)2016-12-19 01:20:16
        關(guān)注用戶
        商用汽車(2016年6期)2016-06-29 09:18:54
        關(guān)注用戶
        商用汽車(2016年4期)2016-05-09 01:23:12
        500kV輸變電設(shè)備運(yùn)行維護(hù)探討
        国产成人cao在线| 经典三级免费看片天堂| 国产一区二区在线免费视频观看| 国产成人91久久麻豆视频| 精品露脸国产偷人在视频| а√天堂资源官网在线资源| 亚洲va无码手机在线电影| 看黄网站在线| 浪荡少妇一区二区三区| 国产激情免费观看视频| av天堂亚洲另类色图在线播放| 国产精品国产三级国产专播下| 揄拍成人国产精品视频| 国产精品a免费一区久久电影| 日韩欧美在线综合网| 久久这里只有精品9| 在线毛片一区二区不卡视频| 亚洲天堂一区二区三区 | 成人免费在线亚洲视频| 欧美日韩国产码高清综合人成 | 国产乱人无码伦av在线a| 免费无码又爽又刺激网站| 久久91精品国产91久| 国产高清一区二区三区三州| 娜娜麻豆国产电影| 成人国产午夜在线视频| 中文字幕在线人妻视频| 亚洲成熟中老妇女视频| a级国产乱理伦片| 国产精品一区二区 尿失禁 | 国产精自产拍久久久久久蜜| 96精品在线| 亚洲女同性恋在线播放专区| 性色av一二三天美传媒| 日韩国产成人无码av毛片蜜柚 | 激情五月婷婷久久综合| 99麻豆久久精品一区二区 | 成人a级视频在线观看| 亚洲av无码专区亚洲av桃 | 日韩精品少妇专区人妻系列| 蜜桃网站免费在线观看视频|