星载AIS/ADS-B一体化接收系统碰撞信号分离算法

赵 丹,黄 敏,费海凤

(1.南京理工大学紫金学院 电子工程与光电技术学院,江苏 南京 210023;2.南京理工大学 电子工程与光电技术学院,江苏 南京 210094)

船载自动识别系统(Automatic identification system,AIS)是船舶之间以及船舶与基站之间进行航行信息、位置信息交换的系统。安装有AIS设备的船舶,实时地向周围的船舶与基站广播本船信息,起到船舶定位与避免碰撞的积极作用。广播式自动相关监视(Automatic dependent urveillance-broadcast,ADS-B)系统是当前航空监视领域的一大重要监视技术,通过ADS-B系统能够实现对飞机飞行连续无间断的监视,提供更高精度和实时的航空数据信息。

目前AIS和ADS-B系统中主要采用的是地面接收机,覆盖范围受视距影响,部署的地点也受到地形的限制,对于远洋海域的船舶以及远海、沙漠等特殊地区上空的飞机难以实现监视与追踪。如果将接收机部署到卫星上,将能够实现全球无缝覆盖[1]。然而,由于卫星覆盖范围广,同一时间收到的数据帧大大增加,时隙碰撞不可避免,这是星载AIS/ADS-B一体化接收系统面临的最大难题,必须找到行之有效的方法对碰撞信号进行分离以确保后续解调解码的正常进行。

盲源分离算法仅利用接收到的碰撞信号和少量先验信息即可实现对混合矩阵和源信号的估计[2],可以对混叠信号进行分离。文献[3]提出了一种同时分离未知独立源信号的自适应算法,为盲源分离算法的发展奠定了基础。随后发展出了众多时域与频域盲源分离算法[4]。Comon[5]在主成分分析算法的基础上进行扩展,提出了独立成分分析(Independent component analysis,ICA)算法,此后ICA算法成为盲源分离算法体系中的1个重要分支。……