CN114500205A - Ais信号的译码方法、译码装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种AIS信号的译码方法、译码装置和计算机可读存储介质，该方法包括：S1，接收解调后的AIS信号；S2，将解调后的AIS信号进行模数转换，获得转换后的数字信号；S3，从数字信号中读取AIS数据包的帧头和数据段；S4，从数据段的第一个数据点开始，依次将各数据点作为中心点，以一个数据波形长度为半径，根据预先设定的可靠性赋值准则确定中心点的可信度；S5，根据中心点的可信度来确定数据段的标准点；S6，根据标准点的取值，获得数据段对应的比特流；S7，根据比特流获取船舶导航信息。利用上述技术方案，可在AIS信号较弱时，极大地提高数据包的译码正确率。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，特别是涉及一种AIS信号的译码方法、译码装置及计算机可读存储介质。
背景技术
船舶自动识别系统(AIS，Automatic identification System)是一种船舶导航设备，其集成了计算机网络技术、无线通信技术等，将船舶的船位、航速、航向、船名、呼号等重要信息向附近区域广播，同时接收附近区域的广播消息，以避免船舶发生碰撞。
根据AIS系统的技术标准可知，AIS信号的调制方式是根据带宽进行调整的调频高斯滤波最小频移键控(GMSK)。AIS接收系统在接收到高频载波的AIS信号后，对其进行GMSK解调，获得音频信号，然后再通过译码获得比特流。现有技术的译码方式包括Viterbi算法译码或直接同硬件译码。如图1所示，利用现有技术的译码方式，当AIS信号强时，解调后信号波形完好，译码比较简单，译码较准确。但在实际情况中，信号在空中传播会受到各种噪声干扰，导致AIS信号较弱。当AIS信号较弱时，GMSK调制信号经过解调后，受制于硬件设备，解调后波形会发现严重形变，往往不能形成稳定的波形，直接进行译码的正确率很低，如图3所示出的。
发明内容
本发明的实施例提供了一种AIS信号的译码方法、译码装置及计算机可读存储介质，以在AIS信号较弱时，提高AIS信号数据包译码的正确率。
为了实现上述目的，一方面提供了一种AIS信号的译码方法，包括：
S1，接收解调后的AIS信号；
S2，将解调后的AIS信号进行模数转换，获得转换后的数字信号；
S3，从数字信号中读取AIS数据包的帧头和数据段；
S4，从数据段的第一个数据点开始，依次将各数据点作为中心点，以一个数据波形长度为半径，根据预先设定的可靠性赋值准则确定中心点的可信度；
S5，根据中心点的可信度来确定数据段的标准点；
S6，根据标准点的取值，获得数据段对应的比特流；
S7，根据比特流获取船舶导航信息。
进一步地，所述的译码方法，其中，预先设定的可靠性赋值准则包括：根据数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、预定长度滑动窗口内点的取值、所包含的波峰或波谷情况、和/或波形的凹凸性来确定被判断点取值的可信度。
进一步地，所述的译码方法，其中，根据如下可靠性赋值准则将被判断点取值的可信度设置为数值9到-1中的一个，其中从9到-1，可信度逐减：
1)当数据信号波形中、以被判断点为中心位置的、窗口宽度5内的信号值都大于信号最大值的四分之一或都小于信号最小值的四分之一时，将被判断点取值的可信度取为9，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
2)当数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度3内的信号值都大于信号最大值的四分之一或都小于信号最小值的四分之一时，将被判断点取值的可信度取为8，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
3)当被判断点的位置为波峰且其信号值大于信号最大值的四分之一或当被判断点的位置为波谷且其信号值小于信号最小值的四分之一时，将被判断点取值的可信度取为8，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
4)当数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度3内包含波峰且被判断点的信号值大于信号最大值的四分之一或窗口宽度3内包含波谷且被判断点的信号值小于信号最小值的四分之一时，将被判断点取值的可信度取为7，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
5)当被判断点的位置为波峰或波谷，且正负性一致时，将被判断点取值的可信度取为7，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
6)当数据信号的波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度3内包含波峰或波谷，且正负性一致时，将被判断点取值的可信度取为6，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
7)当被判断点的信号值大于信号最大值的四分之一或小于信号最小值的四分之一时，将被判断点取值的可信度取为5，并根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
8)当数据信号的波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度5内包含波峰或波谷，且正负值一致时，将被判断点取值的可信度取为5，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
9)当被判断点的位置为波峰或波谷，但正负性不一致时，将被判断点取值的可信度取为4，根据波形的凹凸性确定被判断点的取值为0还是1；
10)当数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度3内包含波峰或波谷，但与被判断点位置的正负性不一致时，将被判断点取值的可信度取为3，根据波形的凹凸性确定被判断点的取值为0还是1；
11)当数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度5内包含波峰或波谷，但与被判断点位置的正负性不一致时，将被判断点取值的可信度取为2，根据波形的凹凸性确定被判断点的取值为0还是1；
12)当数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度3的凹凸性与被判断点位置的正负性一致时，将被判断点取值的可信度取为2，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
13)当数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度3的凹凸性与被判断点位置的正负性一致时，将被判断点取值的可信度取为1，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
14)当数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度3的凹凸性与被判断点位置的正负性不一致时，将被判断点取值的可信度取为0，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
15)当数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度3内的波形的凹凸性不一致时，表示被判断点为凹凸性变化点，将被判断点取值的可信度取为-1，根据正负确定被判断点的取值为0还是1。
进一步地，所述的译码方法，其中，步骤S5包括：
S9，判断中心点的可信度是否大于或等于8；如是，则以中心点为标准点；否则，执行步骤S10；
S10，确定中心点左右两个数据点的可信度，并判断中心点和左右两个数据点的可信度中最大的可信度是否大于6；如是，则以可信度最大的点为标准点，并记录偏移量；否则，以中心点为标准点。
其中，步骤S5还包括在步骤S10之后执行：
S11，从第一个数据点开始累计可信度大于6或小于0的数据点的偏移量，当累计到上限+4时，将中心点的位置进行+1水平移动，或当累计到下限-4时，将中心点的位置进行-1水平移动，并在移动之后将累计偏移量清零；
S12，计算可信度为0到5之间的标准点的个数，每个满足条件的标准点都让上限和下限的绝对值减少0.5；
其中同时执行步骤S11和步骤S12。
进一步地，所述的译码方法，其中，在步骤S5之后、步骤S6之前还包括：
步骤13，确定可信度小于8或偏移量不为0的标准点中、取值为1的个数和0的个数之间的差值是否大于4；如是，则将数据信号波形的中位线反方向移动信号最大值5％的量，并在移动后将所有0的个数和1的个数清零；其中，一个数据包内最多移动两次中位线。
进一步地，所述的译码方法，其中，在步骤S13之后、步骤S6之前还包括：
步骤S14，当相邻的两个标准点的取值相同且可信度都大于6时，判断两个标准点之间是否存在异常波形；
其中，当满足如下条件之一时确定两个标准点之间存在异常波形：
两个标准点之间出现与两个标准点正负性相反的点；
当两个标准点取值都为1时，出现极小值，且极小值小于信号最大值的四分之一；
当两个标准点取值都为0时，出现极大值，且极大值大于信号最大值的四分之一；
步骤S15，在判断出存在异常波形时，保留左右两个标准点，并继续对数字信号中接下来的标准点进行可信度判定和异常波形检测，直到无异常波形出现时，才对前面所有与异常波形相邻的标准点进行修复；
其中，修复为：对于一段异常数据，将一端的标准点作为第一个标准点进行第一次翻转，将从第二个标准点到最后一个标准点的全部取值进行0和1的翻转；第一次翻转结束后再次进行异常波形检测；如不存在异常波形则结束修复；否则，将第一次翻转后的数据恢复成原来的取值，并进行第二次翻转，将从第一个标准点到倒数第二个标准点的全部取值进行0和1的翻转；第二次翻转结束后再次进行异常波形检测；如不存在异常波形则结束修复。
进一步地，所述的译码方法，其中，步骤S6还包括：在AIS数据包被完整读取后，利用校验和进行校验；如果校验和通过，则根据标准点的取值来获得所述数据包对应的比特流；如果校验和不通过，则按照可信度低到高的顺序，单次对可信度小于5的标准点翻转，翻转后进行校验和检测；如果检测通过，则根据翻转后的标准点的取值来获得对应的比特流；如果可信度小于5的标准点全部单次翻转结束校验和都不对，则放弃这个数据包内的数据。
另一方面，提供了一种AIS信号的译码装置，其中，包括存储器和处理器，存储器存储有至少一段程序，至少一段程序由处理器执行以实现如上文所述的任一的AIS信号的译码方法。
又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其中，存储介质中存储有至少一段程序，至少一段程序由处理器执行以实现如上文所述的AIS信号的译码方法。
上述技术方案具有如下技术效果：
本发明实施例的技术方案根据数据点的可信度来确定构成译码信号的标准点，即数据点的实际位置，由此提高了AIS信号数据包的译码正确率。在本发明进一步的实施例中，通过调整中心点的点位偏移、增加多标准来判定译码0和1、中心点的点位偏移、中位线变动、异常数据修复等手段中的一个或多个，极大地提高了数据包的译码正确率。具体的应用中，当波形微变形导致直接译码正确率只有60％时，利用本发明实施例的方案可实现正确率99％；当波形严重变形导致直接译码正确率为10％时，利用本发明实施例的方案可实现正确率90％以上。利用本发明实施例的方案，在AIS信号较弱时，尤其是当信号较弱以至于不能形成稳定的波形时，极大地提高译码的正确率。本发明的方案不仅适合对GMSK调制信号的译码，也可以适用于MSK和FSK的调制信号。
附图说明
图1为AIS信号强时，解调后的信号波形图和译码效果图；
图2为本发明一实施例的AIS信号的译码方法的流程图；
图3示出了AIS信号较弱时，解调后的信号波形发生了形变，对应的波形图、译码效果图及利用本发明实施例的译码方法进行纠错和修正后的译码效果图；
图3-1为图3所示波形的局部放大图；
图4为经过解调和译码后的AIS信号波形的局部示意图；
图5为经过解调的一个数据波形的示意图；
图6为本发明一实施例的译码方法中，当点的可信度大于等于8或小于8时，该点的译码取值为0还是1可信度判断流程示意图；
图7为本发明一实施例的译码装置的结构示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
图2为本发明一实施例的AIS信号的译码方法的流程图。如图2，本发明一实施例的AIS信号的译码方法包括如下步骤：
S1，接收解调后的AIS信号；
S2，将解调后的AIS信号进行模数转换，获得转换后的数字信号；
S3，从数字信号中读取AIS数据包的帧头和数据段；
S4，从数据段的第一个数据点开始，依次将各数据点作为中心点，以一个数据波形长度为半径，根据预先设定的可靠性赋值准则确定中心点的可信度；
S5，根据中心点的可信度来确定数据段的标准点；
S6，根据标准点的取值，获得数据段对应的比特流；即，根据标准点的取值，得到译码结束后的比特流；
S7，根据比特流获取船舶导航信息。
具体地，预先设定的可靠性赋值准则包括：根据数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、预定长度滑动窗口内点的取值、所包含的波峰或波谷情况、和/或波形的凹凸性来确定被判断点取值的可信度。
图3示出了AIS信号较弱时，解调后的信号波形发生了形变，对应的波形图、译码效果图及利用本发明实施例的译码方法进行纠错和修正后的译码效果图；图3-1为图3所示波形的局部放大图。图3中，横轴的数值为样值点；纵轴的数值为信号值。线段301所表示的是该数据段内对应数据点的译码结果，为0或为1，当线段301为正时，即在x轴上方时，对应的译码为1，线段301为负时，即在x轴下方，对应的译码结果取值为0。针对该变形的解调信号示例，利用本发明实施例的方法进行译码时，在此数据包的译码过程中中位线(即横轴x轴)上移一次，数据点位置在译码过程中右移三次。该例中，一个数据波形由8个点绘制，则我们称一个数据波形长度是8。该例中，第10个数据点的位置为x＝100,则下个数据点的位置应为x＝108。如果此时发生了右移，则下个数据点的位置为x＝109，即108+1，波形的细节如图4所示。图3-1中，8：-1的意思为该标准点的可信度为8，其偏移量为-1。
图4为本发明一实施例中，经过解调后的AIS信号波形和经过译码的局部示意图。如图4，401所指的曲线为AIS信号经过解调后获得的音频信号，呈三角形状的图形402则表示对解调信号进行译码后获得的译码结果；其中指上表示译码结果为1，指下表示译码结果为0。如图4，在x＝1401点，该点满足在下文详述的可信度为-1的条件。将x＝1400、x＝1401、x＝1402三个点构成的滑动窗口称为以1401为中心的窗口3，3指的是该滑动窗口的长度，即包含3个数据点。在该窗口3，x＝1400的凹凸性为凹，x＝1401、x＝1402的凹凸性为凸，根据正负性来判断点x＝1401的译码取值为0还是1，因为看波形401中x＝1401对应的信号值为负数，将其译码结果判为0。但是，之后由后面的步骤发现x＝1401和x＝1410两个点都译码为0，但它们中间有一个y>0的波峰，因此对该x＝1401的译码取值进行修正，将可信度为-1的x＝1401点的译码值修正为译码1。
该实施例中，接收机接收AIS信号并对AIS信号进行译码的过程包括如下步骤：
步骤501，AIS信号接收机中的相应的接收硬件接收AIS信号；该接收硬件将AIS信号解调为模拟音频信号，并将该模拟的音频信号传输给处理器MCU；
步骤502，MCU对模拟音频信号进行采样，并完成模数转换，获得对应的数字音频信号；
步骤503，从数字音频信号中抓取AIS数据包的帧头，并读取数据段；
步骤504，提取该数据段的第一个数据点为中心点，半径为一个数据波形长度，对该中心点进行译码，即进行0、1值的判断，判断该中心点的译码值为0还是1。
图5为经过解调后获得的一个数据信号的波形图。如图5所示，抓取17个点，第9个点就为中心点。以第9个点为中心的窗口5即指数字信号波形中，以第9个点为中心点的滑动窗口宽度5，该滑动窗口宽度5包含第7、8、9、10、11这五个数据点。
该实施例中，根据以下准则给数据点进行可靠性赋值，获得对应数据点的可信度。该例中，根据可靠性的高到低对数据点赋值从9到-1的数值，9的可信度最高，即可靠性最高，-1的可信度最低，即可靠性最低。图中index位置标识的是当前正被判断的点的位置。除中心点自己外，窗口5指还包含左右各2点，即还包括另外4个点；窗口3指还包含左右各1个点，即还包括另外2个点。
可信度9：窗口为5的范围内各数据点的信号值都大于信号最大值的四分之一或都小于信号最小值的四分之一，此时根据正负来确定该被判断点即窗口5的中心点的译码取值为0还是1，即正取1，负取0；
可信度8：窗口为3的范围内各数据点的都大于信号最大值的四分之一或都小于信号最小值的四分之一，此时根据正负来确定该被判断点即窗口3的中心点的译码取值为0还是1；
另一种情况被判断点的可信度也是8。即当index位置为波峰且大于信号最大值的四分之一或index位置为波谷且小于信号最小值的四分之一，此时根据正负来确定该被判断点的译码取值为0还是1；
可信度7：窗口为3的范围包含波峰且大于信号最大值的四分之一或包含波谷且小于信号最小值的四分之一，此时根据正负来确定该被判断点即窗口3的中心点的译码取值为0还是1；
另一种情况被判断点的可信度也是7。即Index位置为波峰或波谷且正负性一致，此时根据正负来确定该被判断点的译码取值为0还是1；
可信度6：窗口为3的范围包含波峰或波谷且正负性一致，此时根据正负来确定该被判断点的译码取值为0还是1；
可信度5：index位置大于信号最大值的四分之一或小于信号最小值的四分之一，此时根据正负来确定该被判断点的译码取值为0还是1；
另一种情况被判断点的可信度也是5。即窗口为5的范围包含波峰或波谷，且正负性一致，根据此时根据正负来确定该被判断点即窗口5的中心点的译码取值为0还是1；
可信度4：index位置为波峰或波谷但正负性不一致，则根据凹凸性来确定被判断点的译码取值为0还是1，其中凹时取0，凸时取1；
可信度3：窗口为3的范围包含波峰或波谷，但正负性不一致，则根据凹凸性来确定被判断点的译码取值为0还是1，其中凹时取0，凸时取1；
可信度2：窗口为5的范围包含波峰或波谷但正负性不一致，此时根据凹凸性判来确定被判断点的译码取值为0还是1，其中凹时取0，凸时取1；
另一种情况被判断点的可信度也是2。即窗口为3的凹凸性与正负性一致，根据正负来确定被判断点的译码取值为0还是1；
可信度1：窗口为3的凹凸性与index位置的正负性一致，根据正负来确定被判断点的译码取值为0还是1；
可信度0：窗口为3的凹凸性与index位置的正负性不一致，根据正负来确定被判断点的译码取值为0还是1；
可信度-1：窗口为3的凹凸性不一样，代表index位置属于凹凸性变化点，根据正负来确定被判断点的译码取值为0还是1；
步骤505，判断该中心点的可信度是否大于等于8；并根据判断结果确定标准点，标准点的译码取值构成了最终要输出的比特流。图6示出了当该点的可信度大于等于8或小于8时，该点的译码取值为0还是1可信度判断流程。如图6，如果该中心点的可信度大于等于8，则以该中心点为标准点；如果该中心点的可靠性小于8，则对该点的左右各1个数据点进行可靠性判定。判断这3个点中可信度的最大值是否大于6；如是，则将3个点中、可信度最大的点记为标准点，并记录偏移量；否则，仍然以中心点为标准点。其中如果原中心点右侧的点为标准点，则该标准点的偏移量为1，如原中心点左侧的点为标准点，则该标准点的偏移量为-1，如果仍然是原中心点作为标准点，则偏移量为0。
步骤506，从第一个标准点开始累计可信度大于6或小于0的标准点的偏移量，当偏移量累计到预先设置好的上限+4或下限-4时，中心点相应进行+1或-1的水平移动，其中达到上限时，进行+1移动，达到下限时进行-1移动，然后将累计偏移量清零；执行上述累计和判断步骤的同时，计算可信度位于0到5之间的标准点的个数，其中，每个满足可信度位于0到5条件的标准点都让上述累计偏移量的上限和下限的绝对值减少0.5。这样可以更快地发生整体偏移。举例说明，如果此时的累计偏移量为-2，且接下来连续八个标准点的偏移量为[0,1,0,1,1,0,1,1,1],则相应的累计偏移量为[-2,-1,-1,0,1,0,2,3,4],第八个点的累计偏移量达到了4，此时偏移量为+1的点变为新的中心点，同时累计偏移量清零；
步骤507，根据译码取值为0还是1分别计算可信度小于8或偏移量不为0的标准点个数，如果这些标准点中当译码为1的个数和译码为0的个数之间的差值大于4，则将中位线向反方向移动信号最大值5％的量，将前面所计算的所有0、1的个数清零。优选地，一个数据包内最多移动两次中位线。举例说明，如果此时满足限定条件且译码值为1的标准点个数是7，而满足限定条件且译码值为0的标准点个数是13，出现了13-7>4的情况，此时译码值中0较多，则将中位线向上移动最大值5％的量。如果在其他情况下，是译码值1比译码值0的标准点个数多4，则将中位线向下移动信号最大值5％的量。
步骤508，相邻的两个标准点译码值相同且都满足可信度大于6时，进一步判断这两个标准点之间是否存在异常波形。举例说明，若相邻两个标准点都为1，且可信度都大于6，则检测这两点之间是否存在异常波形，满足以下条件之一就为异常波形：
1)出现与上述两个标准点正负性相反的点；
2)当两个标准点取值都为1时，出现极小值，且极小值小于信号最大值的四分之一；当两个标准点取值都为0时，出现极大值，且极大值大于信号最大值的四分之一。
当然，根据情况还可以加入异常波形的其他判断条件。
步骤509，当判断出在两个标准点之间存在异常波形时，保留这两个一左、一右的标准点，继续对波形中接下来的标准点进行可靠性判定和异常波形检测，直到无异常波形出现时，才对与该无异常波形前面的所有异常波形相邻的标准点进行修复工作。示例性地，修复工作具体为：以异常数据的一端为基准，按顺序翻转数据，翻转结束后再次检测异常波形，若两端都无法彻底消除异常波形，则不对数据进行修改。示例性地，此时可以放弃该数据。具体修复时，可以采用不同的方式来翻转数据，例如，可以从异常数据的第一端标准点到第二端标准点，逐个翻转，每翻转一次就检查一下异常波形情况；如还有异常波形，就将原来翻转的翻回来，并接着对下一个数据进行翻转；此外，在其他实现中，还可以按照将标准点的位置排列组合的方式来进行翻转。
在本发明的一个实施例中，具体修复的步骤包括:对于一段异常数据，将一端的标准点作为第一个标准点的进行第一次翻转，将从第二个标准点到最后一个标准点的全部取值进行0和1的翻转；第一次翻转结束后再次进行异常波形检测；如不存在异常波形则结束修复；否则，将第一次翻转后的数据恢复成原来的取值，并进行第二次翻转，将从第一个标准点到倒数第二个标准点的全部取值进行0和1的翻转；第二次翻转结束后再次进行异常波形检测；如不存在异常波形则结束修复。步骤510，在数据包完整读取后，获得了数据包中构成数据段的所有标准点的译码值，对这个译码值进行校验和校验，如果校验和通过，则根据标准点的取值来获得该数据包对应数据段的译码信号即比特流；如果校验和不通过，则按照可信度低到高的顺序，单次对可信度小于5的标准点翻转，翻转后进行校验和检测；如果检测通过，则根据翻转后的标准点的取值来获得该数据包对应数据段的比特流；如果可信度小于5的标准点全部单次翻转结束校验和都不对，则放弃这个数据包内的数据；
步骤511，从获得的比特流中获取船舶导航信息，示例性地，包括船舶航行状态、转向转速、位置和/或航速等。
在本发明该实施例通过调整中心点的点位偏移、增加多标准来判定译码0和1、中心点的点位偏移、中位线变动、异常数据修复等手段中的一个或多个，极大地提高了数据包的译码正确率。在本发明的其他实施例中，可以选择执行步骤505到509中的一个或多个。当步骤505到509全部执行时能获得最好的译码效果；当选择执行步骤505到509中的一个或多个时，相对于现有技术而言，译码效果也有改进。
实施例三：
本发明还提供一种AIS信号的译码装置，如图7所示，该装置包括处理器701、存储器702、总线703、以及存储在存储器702中并可在处理器701上运行的计算机程序，处理器701包括一个或一个以上处理核心，存储器702通过总线703与处理器701相连，存储器702用于存储程序指令，处理器执行计算机程序时实现本发明实施例一的上述方法实施例中的步骤。
进一步地，作为一个可执行方案，识别微塑料的装置可以是计算机单元，该计算机单元可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。计算机单元可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，上述计算机单元的组成结构仅仅是计算机单元的示例，并不构成对计算机单元的限定，可以包括比上述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。例如计算机单元还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等，本发明实施例对此不做限定。
进一步地，作为一个可执行方案，所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是计算机单元的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机单元的各个部分。
存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机单元的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
实施例四：
本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例上述方法的步骤。
计算机单元集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种AIS信号的译码方法，其特征在于，包括：
S1，接收解调后的AIS信号；
S2，将解调后的AIS信号进行模数转换，获得转换后的数字信号；
S3，从数字信号中读取AIS数据包的帧头和数据段；
S4，从数据段的第一个数据点开始，依次将各数据点作为中心点，以一个数据波形长度为半径，根据预先设定的可靠性赋值准则确定中心点的可信度；
S5，根据中心点的可信度来确定数据段的标准点；
S6，根据标准点的取值，获得数据段对应的比特流；
S7，根据比特流获取船舶导航信息。
2.根据权利要求1的译码方法，其特征在于，预先设定的可靠性赋值准则包括：根据数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、预定长度滑动窗口内点的取值、所包含的波峰或波谷情况、和/或波形的凹凸性来确定被判断点取值的可信度。
3.根据权利要求2的译码方法，其特征在于，根据如下可靠性赋值准则将被判断点取值的可信度设置为数值9到-1中的一个，其中从9到-1，可信度逐减：
1)当数据信号波形中、以被判断点为中心位置的、窗口宽度5内的信号值都大于信号最大值的四分之一或都小于信号最小值的四分之一时，将被判断点取值的可信度取为9，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
2)当数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度3内的信号值都大于信号最大值的四分之一或都小于信号最小值的四分之一时，将被判断点取值的可信度取为8，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
3)当被判断点的位置为波峰且其信号值大于信号最大值的四分之一或当被判断点的位置为波谷且其信号值小于信号最小值的四分之一时，将被判断点取值的可信度取为8，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
4)当数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度3内包含波峰且被判断点的信号值大于信号最大值的四分之一或窗口宽度3内包含波谷且被判断点的信号值小于信号最小值的四分之一时，将被判断点取值的可信度取为7，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
5)当被判断点的位置为波峰或波谷，且正负性一致时，将被判断点取值的可信度取为7，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
6)当数据信号的波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度3内包含波峰或波谷，且正负性一致时，将被判断点取值的可信度取为6，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
7)当被判断点的信号值大于信号最大值的四分之一或小于信号最小值的四分之一时，将被判断点取值的可信度取为5，并根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
8)当数据信号的波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度5内包含波峰或波谷，且正负值一致时，将被判断点取值的可信度取为5，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
9)当被判断点的位置为波峰或波谷，但正负性不一致时，将被判断点取值的可信度取为4，根据波形的凹凸性确定被判断点的取值为0还是1；
10)当数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度3内包含波峰或波谷，但与被判断点位置的正负性不一致时，将被判断点取值的可信度取为3，根据波形的凹凸性确定被判断点的取值为0还是1；
11)当数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度5内包含波峰或波谷，但与被判断点位置的正负性不一致时，将被判断点取值的可信度取为2，根据波形的凹凸性确定被判断点的取值为0还是1；
12)当数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度3的凹凸性与被判断点位置的正负性一致时，将被判断点取值的可信度取为2，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
13)当数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度3的凹凸性与被判断点位置的正负性一致时，将被判断点取值的可信度取为1，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
14)当数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度3的凹凸性与被判断点位置的正负性不一致时，将被判断点取值的可信度取为0，根据正负确定被判断点的取值为0还是1；
15)当数据信号波形中、以被判断点位置为中心位置的、窗口宽度3内的波形的凹凸性不一致时，表示被判断点为凹凸性变化点，将被判断点取值的可信度取为-1，根据正负确定被判断点的取值为0还是1。
4.根据权利要求3的译码方法，其特征在于，步骤S5包括：
S9，判断中心点的可信度是否大于或等于8；如是，则以中心点为标准点；否则，执行步骤S10；
S10，确定中心点左右两个数据点的可信度，并判断中心点和左右两个数据点的可信度中最大的可信度是否大于6；如是，则以可信度最大的点为标准点，并记录偏移量；否则，以中心点为标准点。
5.根据权利要求4的译码方法，其特征在于，步骤S5还包括在步骤S10之后执行：
S11，从第一个数据点开始累计可信度大于6或小于0的数据点的偏移量，当累计到上限+4时，将中心点的位置进行+1水平移动，或当累计到下限-4时，将中心点的位置进行-1水平移动，并在移动之后将累计偏移量清零；
S12，计算可信度为0到5之间的标准点的个数，每个满足条件的标准点都让上限和下限的绝对值减少0.5；
其中同时执行步骤S11和步骤S12。
6.根据权利要求5的译码方法，其特征在于，在步骤S5之后、步骤S6之前还包括：
步骤13，确定可信度小于8或偏移量不为0的标准点中、取值为1的个数和0的个数之间的差值是否大于4；如是，则将数据信号波形的中位线反方向移动信号最大值5％的量，并在移动后将所有0的个数和1的个数清零；其中，一个数据包内最多移动两次中位线。
7.根据权利要求6的译码方法，其特征在于，在步骤S13之后、步骤S6之前还包括：
步骤S14，当相邻的两个标准点的取值相同且可信度都大于6时，判断两个标准点之间是否存在异常波形；
其中，当满足如下条件之一时确定两个标准点之间存在异常波形：
两个标准点之间出现与两个标准点正负性相反的点；
当两个标准点取值都为1时，出现极小值，且极小值小于信号最大值的四分之一；
当两个标准点取值都为0时，出现极大值，且极大值大于信号最大值的四分之一；
步骤S15，在判断出存在异常波形时，保留左右两个标准点，并继续对数字信号中接下来的标准点进行可信度判定和异常波形检测，直到无异常波形出现时，才对前面所有与异常波形相邻的标准点进行修复；
其中，修复为：
对于一段异常数据，将一端的标准点作为第一个标准点的进行第一次翻转，将从第二个标准点到最后一个标准点的全部取值进行0和1的翻转；
第一次翻转结束后再次进行异常波形检测；如不存在异常波形则结束修复；否则，将第一次翻转后的数据恢复成原来的取值，并进行第二次翻转，将从第一个标准点到倒数第二个标准点的全部取值进行0和1的翻转；
第二次翻转结束后再次进行异常波形检测；如不存在异常波形则结束修复。
8.根据权利要求1的译码方法，其特征在于，步骤S6还包括：在AIS数据包被完整读取后，利用校验和进行校验；如果校验和通过，则根据标准点的取值来获得所述数据包对应的比特流；
如果校验和不通过，则按照可信度低到高的顺序，单次对可信度小于5的标准点翻转，翻转后进行校验和检测；如果检测通过，则根据翻转后的标准点的取值来获得对应的比特流；如果可信度小于5的标准点全部单次翻转结束校验和都不对，则放弃这个数据包内的数据。
9.一种AIS信号的译码装置，其特征在于，包括存储器和处理器，存储器存储有至少一段程序，至少一段程序由处理器执行以实现如权利要求1至8任一的AIS信号的译码方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储介质中存储有至少一段程序，至少一段程序由处理器执行以实现如权利要求1至8任一的AIS信号的译码方法。
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Denomination of invention: Decoding method, decoding device, and storage medium for AIS signals Granted publication date: 20230815 Pledgee: China Minsheng Bank Co.,Ltd. Xiamen Branch Pledgor: XINNUO BEIDOU HANGKE INFORMATION TECHNOLOGY (XIAMEN) CO.,LTD. Registration number: Y2024980034257 |
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