用于確定無線電消息的接收時間的方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種用于確定無線電信息，尤其是從發射機發送到位于發射機附近的 接收機的AIS(自動識別系統)信號的接收時間的方法。此外，本發明還設及一種接收機，尤 其是用于接收運種信號的AIS接收機。
【背景技術】
[0002] 例如，在航海和航空領域，標準的通信系統AIS被廣泛地用于例如移動的艦船之間 的本地通信，或者移動的艦船和比如港口或燈塔等的固定安裝地之間的本地通信。例如參 見由國際電信聯盟在2010年公布的"建議口U-RM. 1371-4"。
[0003] 根據該系統，一組數字編碼的、不同類型的預定消息能夠被例如船舶所使用，此 夕h用于向位于上述船舶的本地地理位置附近的接收者通知該船舶的當前位置和速度。該 系統就如下意義而言是自組織的，參與的發射機在特定長度的預定周期性重復的時間窗上 將它們相應的發射分隔，從而使各個發射機使用時間窗的特定部分W用于發射。
[0004] AIS系統經常就如下意義而言具有低安全性:很難核實正被發送的數據的內容(比 如發射機的位置)是否是準確的且與實際情況一致。運意味著期望參與的發射機被期望遵 循AIS標準并且發射準確的信息，并且意味著只有簡單的用于核實接收到信息的安全性的 步驟被構建在該系統中。例如，過大時間誤差對于發射的信號來說是不允許的。
[0005] 期望提供一種對于由船舶發射的比如船舶位置、速度和航向等的信息的控制能力 被提高的接收機。也期望能夠檢測特定的AIS信號是否由同一個發射機發送。
[0006] 已知使用方向性天線用于測量無線電發射機的方向，從而因此核實發射機的位 置。然而，運是高成本的且精確度相對較低。
[0007] 進一步期望提供用于使得本地時鐘與其他發射船舶不同步的船舶重新同步其本 地時鐘的簡單方式。具體地，期望提供所謂的輔助同步，該第二同步技術在AIS標準支持的 同步處理出于一些原因不可用時能夠用作該處理的替代。
[000引也期望提供用于使得兩個或多個發射機/接收機能夠在具體的時間定義上達成一 致的方式，該具體的時間定義在發射機/接收機之間是保密的，其他任何接收方都不能接收 關于此倍息的f目息。
[0009]優選地應該使用現有AIS標準裝備W有成本效益的方式并且在對現有AIS裝備進 行最少量的必要修改的情況下達到運些目的。
【發明內容】
[0010] 本發明解決上述的問題。
[0011]因此，本發明設及一種用于確定無線電接收機接收到二進制編碼AIS消息的時間 的方法，該AIS消息由發射機W作為調制的無線電信號的第一信號形式發送，由此，接收機 使用天線接收到第一信號，從而獲得模擬電信號形式的第二信號，該第二信號被采樣和選 擇性被解調，該采樣和解調能夠W任何順序執行，該采樣使用AD轉換器執行，從而獲得被采 樣和選擇性解調的信號形式的數字化存儲的第=信號，其中，根據第=信號將消息的數據 內容確定為數據位流，該數據位流包括接收時間被確定的預定信號元素，其中，基于預定信 號元素的時間W確定消息的接收時間，該方法的特征在于，基于所述數據位流生成數字化 存儲的、構造的比較信號，從而將構造的比較信號構造為與第S信號相對應，在于，確定對 于時間變量的最優值，該時間變量表示構造的比較信號相對于第=信號的時間位置，并且 對于該最優值，構造的比較信號和第=信號之間的相關性最大，還在于，時間變量的最優值 用于校正預定信號元素的接收的時間確定。
[0012] 此外，本發明設及一種接收設備，其被設置為接收由發射機W作為調制的無線電 信號的第一信號形式發送的二進制編碼AIS消息，該接收設備包括被設置為接收第一信號 并且由此獲得模擬電信號形式的第二信號的天線、AD轉換器和選擇性的解調設備，該AD轉 換器和選擇性的解調設備被設置為采樣并且可能地解調所述模擬信號，該采樣和解調能夠 W任何順序執行，并且由此獲得被采樣和選擇性解調的信號形式的數字化存儲的第=信 號，該接收設備進一步包括解碼設備，該解碼設備被設置為解碼第=信號并且由此獲得作 為數據位流的消息的數據內容，該數據位流包括接收時間被確定的預定信號元素，其中，該 接收設備被設置為基于預定信號元素的時間W確定消息的接收時間，該接收設備的特征在 于，該接收設備包括時間確定設備，該時間確定設備被設置為確定預定信號元素的接收時 間，在于，該時間確定設備被設置為基于所述數據位流生成數字化存儲的、構造的比較信 號，從而將構造的比較信號構造為與第=信號相對應，在于，該時間確定設備被設置為確定 對于時間變量的最優值，該時間變量表示所構造的比較信號相對于第=信號的時間位置， 并且對于該最優值，構造的比較信號與第=信號之間的相關性最大，還在于，該時間確定設 備被設置為使用時間變量的最優值校正預定信號元素的接收的時間確定。
【附圖說明】
[0013] 在下文中，將參考本發明的示例性實施例和附圖來詳細描述本發明，在所述附圖 中：
[0014] 圖1示出了一般AIS消息的結構；
[001引圖2示出了表示高斯濾波的、數字編碼的、例示AIS消息的曲線圖；
[0016] 圖3是示出能夠用于根據本發明的第一實施例的方法中的根據本發明的系統的概 略圖；
[0017] 圖4示出了根據本發明的AIS裝備的發射機功能；
[0018] 圖5a和化示出了根據本發明的AIS裝備中的接收機功能的兩種不同變體；
[0019] 圖6是示出能夠用于根據本發明的第二實施例的方法中的根據本發明的系統的概 略圖；W及
[0020] 圖7a-7d是表示根據本發明的信號處理的相應曲線圖。
【具體實施方式】
[0021] AIS是時間分布式消息系統的一個示例，在該系統下，在對發送消息所需要通過的 共用中屯、單元沒有需求的情況下，在地理上接近的連接單元之間能夠直接發送標準二進制 編碼的無線電消息。該系統基于周期性地或非周期性地發送不同類型的標準消息的AIS連 接的發射機，并且也基于包含在該系統中的不同發射機自身在它們之間分布各個發射時間 周期的可用帶寬。
[0022] 圖3示出了永久性安裝在陸地上的兩件裝備330、340,裝備330、340用于接收和可 能地發射AIS消息，W及布置成從海岸300離開的船310、320形式的在水上移動的船舶，該船 舶包括用于發射和接收AIS消息的相應裝備。無線電信號31U321形式的AIS消息被示意性 示出。
[0023] 如圖3所示，至少AIS發射機310和320向所有的在上述相應的AIS發射機的接收范 圍之內的AIS接收機發射信號。雖然所有連接的設備310、320、330、340沒有必要是相同的標 準類型，但是當它們地理位置上被聚集在一起時，它們將基于在特定發射周期上的時間劃 分而在它們之間建立自組織通信網絡。其工作原理落在AIS標準范圍之內并且本身是常規 的。
[0024] 應當理解，在圖3中示出的固定的和移動的單元310、320、330、340可^同樣是其他 類型的固定設備，比如在機場中永久性安裝的應答機，可W是其他類型的移動船舶，比如飛 行器或輪式車輛。
[0025] 不同類型的AIS消息試圖被用于不同類型的信息，該信息例如包括與用于被連接 的設備的當前位置、速度、偏航率、目的地、吃水深度等相關的信息。根據AIS標準的W不同 的間隔并且使用不同的功率，尤其根據發射機的類型而發射不同類型的AIS消息。
[00%]除此W外，AIS系統的運些和其他方面在建議口U-R M-137U上述）中進行控制。更 多信息也出現在由國際海事組織(IMO)提供的文件中。
[0027] 圖1示出了用于AIS消息的通用數據結構，該AIS消息包括W下的二進制編碼字段。 一個"位"是"r或者"0"。
[0028] ?前導碼:24位的初始序列。例如可能是交替的"0"和"r，但是至少具有一個末尾 的％"。
[0029] .起始標識和結束標識:都包括8位，并且用作用于AIS消息的定界符。例如可W是 全為"r的8位。
[0030] ?數據：168位，除了待發射的信息之外還包括消息標識符MSG ID，發送者標識符 使用者IDW及字段通信狀態。
[0031] -FCS:基于字段數據的內容計算的16位校驗碼，該校驗碼的目的是能夠核實AIS 消息內容的完整性。
[0032] .緩沖：24位，能夠W與預定的方式被使用從而傳送例如與發送者的距離和信號 質量相關的信息。
[0033] 因此，總長度是256位，字段數據的特定部分被用于參數值的實際發射，同時一些 初始字段，比如前導碼和起始標識，包括預先確定的信息。
[0034] 圖4示出了根據優選實施例的AIS設備400的關于發射的功能結構，包括用于匯編 和周期性發射至少一個預定類型的AIS消息的裝置，該AIS消息可被用于AIS消息的接收設 備讀取。優選地，發射設備400遵循具體AIS類型（比如"分類A"、"分類護、基站、AtoN(航標）、 SART(捜救與營救發射機)等)的規定，并且本身能夠W特定間隔發送不同AIS消息類型的特 定組合。
[0035] 設備400包括傳感器401，該傳感器被設置為：比如基于分配給分布式系統中的發 射設備400的時間帖或者基于CSTMDA，檢測將被發送的某個預定類型或者可能的其他類型 的AIS消息。
[0036] 此外，發射設備400包括數字消息匯編裝置402,其被設置為匯編、數字化存儲和計 算用于所述預定類型的和任何其他類型的AIS消息的校驗碼。消息匯編裝置402接收來自數 據源403的、尤其或者至少在AIS消息中發送的信息，該信息可W包含比如地理位置、發射機 識別等的f目息。
[0037] 由消息匯編裝置402生成和存儲的消息的示例在圖2中顯示為在圖的底部示出的 二進制"r和"0"的序列。在圖帥，出于清楚的原因消息被簡化。
[0038] 在優選實施例中，發射設備400還包括濾波裝置404，該