技术摘要：
本发明实施例提供了本发明的目的在于提供一种集成AIS和ADS‑B报文接收功能的卫星载荷系统，电源模块用于一次电源的滤波和转换，提供电能；接口模块完成载荷和星务之间的通信以及指令和数据的传递；基带处理模块响应星务指令，完成对待发送信号的编码调制和DA转换，并将  全部
背景技术：
通用船舶自动识别系统(AIS)是一种新型的船舶避碰系统。船载AIS收发机是一种 装备在船舶上的信号收发装置，该装置一方面对外实时播发由传感器收集和人工置入的船 舶动、静态信息，另一方面捕获周边其他船舶的动、静态信息,从而实现船舶对周边海洋环 境的实时掌握。星载AIS信号侦察系统,通过低轨道卫星装配,可收到几百海里乃至上千海 里内船舶的AIS信号并下传至地面站接收系统,可实现国家周边海域乃至全球海域的船舶 信息跟踪[1]。 广播式自动相关监视ADS-B技术是民航新一代监视技术的核心，通过一个专用无 线数据链不断地广播飞机的属性、当前经纬度、高度、航速等，星载ADS-B就是将ADS-B接收 机搭载在卫星上，发挥的作用就相当于地面基站，只要飞机在相应卫星的覆盖区内，搭载 ADS-B接收机的卫星可接收飞机广播的实时状态信息，并通过数据链路将信息传回到地面 控制系统，实现境内实时转发、境外存储转发[2]。 文献[3]中的载荷综合了ADS-B、AIS、GNSS-R、DCS四种类数据采集载荷的功能与特 点，通过软件无线电(SDR)和异面构型天线解决了不同频段、不同体制信号同一载荷接收的 硬件问题，并通过灵活的硬件架构实现了不同载荷功能的软件模块挂载化，实现了多载荷 综合一体化设计。 文献[4]设计了一种M构型的新型小型化星载自动识别系统(AIS)天线。该天线具 有尺寸小、质量轻、便于星体安装等优点，天线外形尺寸仅为324mm×60mm×263.2mm。采用 CST  MICROWAVE  STUDIO电磁软件进行仿真设计，在球面近场进行实物单机测试和辐射模型 星(Radiating  Mockup，RM)测试。 文献[5]针对由传统地面自动识别系统向星载自动识别系统发展所带来的多网信 号冲突、多普勒频移、空间链路衰减等技术难题，对天拓一号星载自动识别系统进行了设 计，包括系统组成、接收机指标和功能、天线和微波开关设计，对星地自动识别系统链路电 平进行了估算，重点介绍了自动识别系统接收机的空间应用性能测试和环境试验方案，介 绍了天拓一号星载自动识别系统在轨应用情况。 自2002年由美国USCG首次提出基于低轨卫星进行AIS信号接收，美国、挪威、加拿 大、德国等国家相继进行了星载AIS的可行性分析，对其中的技术细节进行了深入研宄，并 相继发射了星载AIS卫星，进行星载AIS商业拓展。 美国铱卫星公司作为全球首家建设ADS-B卫星星座的系统提供商，截至2017年6月 底已发射两批共计20颗搭载ADS-B接收机的二代卫星，并将在2018年底前全面部署和投入 运行总量达到75颗(66 9)的二代卫星星座，在全球全面提供卫星ADS-B数据业务[2]。欧洲 也对星载ADS-B展开了一定的研究，包括星载ADS-B载荷研制和ADS-B卫星在轨演示验证等。 4 CN 111555796 A 说　明　书 2/6 页 文件[1]张焱,马金鑫.AIS通用船舶自动识别系统简介.数字技术与应用.2018年9 月第36卷第9期. 文件[2]王润东,潘卫军.基于星载ADS-B的航空器跟踪监视发展概况及趋势.设计 与研究.2018第1期,总第254期.p15-17. 文件[3]吴小丹,张程,刘伟亮,陶玉龙.一种全域数据采集与交换载荷技术的研 究.空间电子技术.2018年第一期.p97-104. 文件[4]刘敏,杨小勇.一种新型星载小型化AIS天线设计与应用.太赫兹科学与电 子信息学报.2018年6月.第16卷第三期.p470-474. 文件[5]陈利虎,陈小前,赵勇,程云.天拓一号星载自动识别系统设计与在轨应 用.国防科技大学学报.2015年2月第37卷第一期.p65-69.
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种集成AIS和ADS-B报文接收功能的卫星载荷系统，其特 征在于，系统包括电源模块、接口模块、基带处理模块、通道处理模块和天线模块，其中，所 述电源模块用于一次电源的滤波和转换，为载荷其他各个模块提供电能；所述接口模块分 别与星务和基带处理模块连接，完成载荷和星务之间的通信，以及指令和数据的传递；所述 基带处理模块响应星务指令，完成对待发送信号的编码调制和DA转换，并将信号发送给通 道处理模块；另一方面完成对来自通道处理模块接收通道的信号进行AD转换和解调解码， 根据指令将解析后的数据做存储或者转发；所述通道处理模块负责对发射信号进行变频、 滤波、放大，将放大后的信号发送给天线模块；并对来自天线模块的接收信号进行滤波放大 和下变频处理，将处理后的信号通过电缆发送给基带处理模块进行进一步处理；天线模块 完成对AIS信号和ADS-B信号的电磁转换。 优选地，所述基带处理模块包括输入单元、输出单元、处理单元以及电源单元。 优选地，所述输入单元采用AD9258接收处理两路信号，分别为ADS-B信号以及AIS 信号；其中，ADS-B信号为70MHz，AIS信号为10.7MHz；AD9258的SNR为77.6dB，无杂散动态范 围SFDR为88dBc(70MHz、125MSPS)。 优选地，所述处理单元的FPGA采用xilinx  spartan6系列中的XC6SLX150T；监控 FPGA选用Actel公司的反熔丝型FPGA—A54SX32。 优选地，所述输出单元选用LSF0108电平转换芯片和CAN接口芯片,以应对指令及 数据交互；CAN总线接口使用TI的TCAN337G，工作温度-40°～125°，低功耗且高EMC防护等 级；电平转换芯片使用LSF010X系列，最高支持100MHz的电压转换速率，实现1V～5V之间任 意电压转换，工作温度-40°～125°。 优选地，所述电源单元通过电源模块5V接入至基带后，经DC-DC隔离模块后，通过 两片LM20123分别输出3.3V和1.0V，一片LP38853输出1.8V。 优选地，所述AIS信号的GMSK解调方法为：首先对信号进行AD采样量化，通过NCO产 生载波信号分别与量化后的信号进行混频，混频之后再通过低通滤波器，然后通过差分解 调公式得到基带信号，再通过高斯滤波器进行匹配滤波，最后通过位同步得到原始二进制 信号。解调后的信号再通过规定的帧格式进行解帧得到AIS原始报文。 优选地，所述ADS-B信号的处理方法为：首先由射频检波后的输入，进行AD采样，采 5 CN 111555796 A 说　明　书 3/6 页 样后的信号通过低通滤波器滤除杂波干扰，然后对8us固定报头进行相关检测，若存在峰值 且大于某个数N，则分别将每比特位中采样点幅值相加得到chip0_a和chip1_a；一方面计算 每比特chip0_a和chip1_a差值chip_a_dif，将112比特对应的chip_dif从小到大排序，最小 5位为5个低置信度，另一方面比较chip0_a大于chip1_a？若是，则比特位取1，否则取0，得到 112位初始报文adsb_code；将adsb_code中5个低置信度位以排列组合方式按位取反，然后 检查CRC校验是否通过，如通过则完成报文的解码，得到ADS-B原始报文。 优选地，所述天线模块包括AIS接收天线单元以及ADS-B接收天线单元。 优选地，AIS接收天线单元采用分体式安装，由4个VHF天线、4根同相高频电缆和一 个馈电网络组成，卫星中4个VHF天线安装于 Z轴，即对地面，单天线倾斜30°安装，其中馈电 网络的任务为每个天线分别提供0°、90°、180°、270°的相位，用于实现圆极化； ADS-B接收天线单元采用两个L波天线，倾斜水平30°安装，分别工作形成两个独立 的波束，并由这两个波束共同达到天线增益在一维方向上实现-45°至 45°范围内增益大于 5dB。 附图说明 图1为本发明实施例的卫星AIS/ADS-B载荷系统框图； 图2为本发明实施例的数字基带原理框图； 图3为本发明实施例的数字基带各单元硬件模块图； 图4为本发明实施例的GMSK解调方法流程图； 图5为本发明实施例的ADS-B报文的解码流程图； 图6为本发明实施例的AIS天线原理图； 图7为本发明实施例的VHF天线示意图； 图8为本发明实施例的ADS-B接收天线示意图； 图9为本发明实施例的天线安装图。