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VDES在海事领域迅速兴起
AIS于2002年作为避免碰撞系统推出，是现行的海事定位标准。最初，AIS只是强制用于海上生命安全（SOLAS）船只，但目前AIS已变得越来越普及，已经部署在捕鱼船队、内陆航运和休闲船只等范围更广的领域。伴随着船舶部署数量的增加，系统所承受的压力也越来越大，需要支持诸如导航（AtoN）、专用信息（ASM）、搜索和救援发射机（SART）、人员落水（Man Over-Board，MOB）设备和EPIRB-AIS等其他应用。AIS技术的扩展应用导致VHF数据链路（VDL）负载的显著增加，这已成为国际海事组织（IMO）和国际电信联盟（ITU，国际电联）的一个主要关注点。 针对这种情况，IALA（国际海洋航行辅助导航和灯塔协会）最初开发了VHF数据交换系统（VDES）的概念，随后被国际电信联盟、国际海事组织和其他机构采用。通过IALA和国际电联的持续工作，并凭借一些现场试验的支持，在2015年世界无线电通信大会（WRC15）上通过了VDES国际标准。本次会议还批准对海事频段无线电频谱的分配进行必要修改，以便利用地面频道实现VDES部署的第一阶段，预期在WRC19上将确定所需的卫星频谱分配。 ITU-R M.2092-0（10/2015）文件中包含的VDES完整规范详细说明了所有VDES兼容系统必须满足的严格要求。这些要求的主要目标是：
图1：VDES频道计划图（ITU-R M.2092-0）。 |
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VDES提出的设计挑战
基于上述要求，任何VDES系统的设计必须解决许多挑战，其中包括：
最后，在很多情况下，VDES将推出用于改装处于运营中船舶AIS的系统，因此在可用的物理空间和可用功率方面会受到一些限制。为了最大限度地降低从AIS到VDES的迁移成本，这些因素将需要认真考虑。 |
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SDR的特性
软件定义无线电（SDR）这个术语首次出现在20世纪90年代中期，它所描述的是这样一种无线电技术，其中一些或全部物理层功能（例如混频器、滤波器、放大器、调制器/解调器和检测器）可以通过软件定义。软件定义无线电最初是从军事应用发展而来，现在已成为占主导的行业标准，从军事领域的战术无线电到手机，几乎所有的无线电都采用SDR。 软件定义无线电已经应用在信号情报（SIGINT）、电子战、测试和测量、公共安全通信、频谱监测和军事通信（MILCOM）等各个领域，因此，这种技术部署在VDES等海事应用中并不奇怪。 SDR的主要特性是能够支持不同的波形，其中波形是指所有参数（例如载波频率、数据速率、调制、编码等）具有特定值的信号。此外，同样重要的是，可以通过修改SDR的软件或固件来支持不同的波形，而不需要改变任何硬件。这些特性在应用于VDES系统的设计时具有明显的优势，其中包括：
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将SDR应用于VDES的挑战
向VDES的过渡能够带来重大的机遇，有超过100,000艘SOLAS船只在改装期间注定要升级到VDES。而且，由于其他小型船只需要通过安装VDES设备来提升其安全性和整体操作性，这个数字预计还会增加。 因此，海事系统设计人员需要快速掌握一个能够在VDES生命周期内支持他们的平台，从而可以随着VDES技术路线图的进展而实现升级和支持更高的灵活性。例如，可用的平台将能够使他们参与正在进行的研究和现场试验，还必须满足成本、尺寸和功耗等VDES部署的其他要求。 VDES1000最近由CML Microcircuits发布，它是CML Microcircuits通过与技术合作伙伴Stone Three Venture Technology紧密合作而开发。两家公司都深入参与了IALA工作组，致力于开发和支持海事VDES标准。CML在提供综合航海解决方案方面有着悠久的历史，而Stone Three则在开发尖端的数字信号处理（DSP）解决方案方面拥有超过15年的经验，这使得VDES1000成为该领域的强有力竞争者。 VDES1000是一款基于SDR技术的定制设备，它依据ITU-R M.2091-0（+，1）VDES规范从头设计。该模块可现场升级，支持软件更新，能够适应未来海事VDES标准的变化，确保VDES整个生命周期的未来发展。该模块整体占位面积很小，使设计人员能够满足改装时的空间限制，通过直观的API可实现完全访问和控制，并支持快速系统集成。 |
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结束语
由于现有的AIS系统需要更换，VDES的持续开发和推出带来了许多商业机会。与此同时，VDES系统的设计在满足规范的严格要求，以及适应新标准的发展方面还存在许多技术挑战。SDR技术支持多种波形，允许重新编程以支持由VDES开发路线图推动的标准变化，因而非常适合应对这些设计挑战。 随着VDES研究和现场试验的继续进行，获得CML的VDES1000等合适的平台将加快这一新兴技术的开发和利用，从而进一步支持SOLAS和海事产业。 |
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