船舶自动识别系统（Automatic Identification System,AIS）通过在甚高频（Very High Frequency,VHF）波段进行数据交换,获得各类船舶信息,在船舶避碰和海事监管中发挥巨大作用。目前,由于我国AIS相关技术起步较晚,核心技术仍受制于人。尽管相关设备符合协议标准,但在性能方面还有待提升。因此AIS接收机信号处理技术研究,对推动AIS系统国产化,提升国产AIS设备的性能指标具有重要意义和应用价值。本文的主要研究内容有:第一,基于协议规定,对系统进行介绍。首先,对AIS信号处理系统完成架构搭建,并阐述AIS传输涉及的消息帧结构和多种编解码方式。分析AIS系统采用的基带信号即高斯最小频移键控（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying,GMSK）调制信号,着重研究其调制方式,选择波形存储的正交调制法作为发射信号产生方式。最后,根据接收机架构给出AIS接收机信号处理流程,为后续具体方案设计奠定基础。第二,结合接收机架构、技术指标与基带信号特征,完成信号检测与信号同步方案对比设计,优化实现突发信号检测与频率估计的并行处理机制,以缩短系统等待时间、降低数据存储、减少硬件规模。首先,针对AIS系统独特的猝发通信模式,采用滑动窗频域检测法在通带完成突发信号检测。其次,为对抗系统指标要求的±3ppm极限频偏,提出移位相加二阶循环累积量法,该方案对信号图案依赖性较低,频率估计更精准,但采样频率高、数据缓存量大、系统时延长、硬件规模较大。此外,采用平方延迟法并确定算法参数,作为符号定时同步模块方案。最后对基带序列根据帧同步码完成串行滑动相关运算,实现帧同步。上述模块通过仿真均能满足系统指标要求,完成信号解调前预处理方案设计。第三,对系统解调方案进行设计,提出一种差分Viterbi解调方案。首先对传统解调算法进行研究,针对AIS系统的猝发通信模式,着重仿真对比差分相位检测算法。其次,对GMSK信号最佳解调方案即基于最大似然准则的相干Viterbi解调算法进行研究。鉴于猝发通信模式无法满足最佳解调方案的相干解调要求,残留频偏和载波相偏对系统造成干扰,进而使得相干Viterbi解调算法崩溃。本文提出二比特差分Viterbi解调方案,该方案相较于相干Viterbi解调算法,拓展了抗频偏抗相偏能力,降低了对前端定时同步的要求;相较于差分相位检测算法,明显提升了解调与抗频偏性能;相较于一比特差分Viterbi解调算法,减少了噪声引入,解调性能更佳。该方案采用了新的分支度量计算方式,通过接收信号的三角函数相关值进行计算,相较于差分相位角度的绝对值差,解调性能更佳。最后对Viterbi解调算法在不同方面进行仿真对比,验证方案可行性。综合上述内容,完成AIS接收机信号处理系统的方案设计。