Décodage et localisation AIS par satellite

AIS decoding and localization by satellite

• Auteur / Autrice : Raoul Prévost
• Direction : Jean-Yves Tourneret, Martial Coulon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal, image, acoustique et optimisation
• Date : Soutenance le 29/10/2012
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, informatique et télécommunications (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (1995-....)

Mots clés

Mots clés libres

Ais

Satellite

Decodage

Correction d'erreurs

Localisataion

Ais

Satellite

Decoding

Error correction

Localization

Résumé

Le système d'identification automatique (ou système AIS pour automatic identification system) est un système qui permet aux navires et aux stations côtières de s'échanger certaines informations par radio VHF. Ces informations comprennent l'identifiant, le statut, la position, la direction et la vitesse de l'émetteur. L'objectif de cette thèse est de permettre la réception des messages AIS par un satellite en orbite basse sans modifier le matériel existant équipant les navires. Par l'intermédiaire du système AIS, il devient possible de connaitre la position de tous les navires à travers le monde. Plusieurs nouveaux services sont possibles, comme le contrôle maritime global ou, pour les armateurs, la connaissance constante de la position de leurs bateaux. La réception par satellite des signaux AIS est sujette à un niveau de bruit bien plus élevé que lors de la réception de ces signaux au niveau du sol. Ce niveau de bruit rend les méthodes classiques de réception de ces signaux difficilement utilisables. Une première contribution de cette thèse est le développement de nouveaux démodulateurs utilisant des méthodes de correction d'erreurs. Ceux-ci tirent parti de la présence d'un bloc de contrôle de redondance cyclique (CRC) dans les messages ainsi que de certaines informations connues sur la structure des messages et des données. Des adaptations du récepteur proposé ont également été étudiées afin d'intégrer la poursuite de la phase des signaux reçus et de prendre en compte les collisions des messages envoyés simultanément par plusieurs navires. La dernière partie de cette thèse est consacrée à l'étude des méthodes de localisation des navires ne diffusant pas leur position dans leurs messages AIS. Cette localisation tire parti des paramètres des messages reçus tels que le délai de propagation et le décalage en fréquence de la porteuse dû à l'effet Doppler, et d'un modèle de déplacement des navires.

The automatic identification system (AIS) is a system allowing ships and coast stations to exchange some information by VHF radio. This information includes the identifier, status, location, direction and speed of the emitter. The aim of this thesis is to allow the reception of AIS messages by low Earth orbit satellites without modifying the existing ship equipments. With this system, it becomes possible to know the position of all ships over the Earth. As a consequence, several new services become available, such as global traffic monitoring or determining boat location (for ship-owners). Satellite reception of AIS signals is subjected to a higher noise level when compared to ground level reception. This noise makes classical demodulation and decoding methods unusable. A first contribution of this thesis is to develop new demodulators using error correction methods. These demodulators take advantage of the presence of a cyclic redundancy check (CRC) block in the messages as well as known information about the structure of messages and data. Generalizations of the proposed receiver have also been studied in order to take into account the phase noise of the received signals and the possible collision of messages sent simultaneously by several vessels. The last part of this thesis is devoted to the study of localization methods for ships that do not transmit their location in AIS messages. This localization takes advantage of information contained in the received messages such as the propagation delay and the carrier frequency shift due to the Doppler effect, and a ship movement model.