近年来,随着海上贸易的繁荣发展,沿海治安形势严峻,加强海上安全管理迫在眉睫。科研学者提出利用船舶自动识别系统(Automatic Identification System,简称AIS)对沿海地区进行实时监控,维护治安稳定。星载AIS系统的研究成为国内外科学研究人员关注的热点之一。我国对于星载AIS系统的研究仍处于起步阶段,船舶发送信号的碰撞冲突问题较为严重,直接影响接收机能够正确接收信号的性能。20世纪60年代以来,多波束天线技术在卫星通信系统中受到广泛的关注,逐步成为改进卫星通信系统性能的一项关键技术。目前,我国星载AIS系统主要采用单点覆盖类型天线接收信号,天线辐射张角过大,边缘处功率损失严重,且多天线系统设备体积庞大,卫星负荷严重,仍存在诸多问题亟待解决。本论文通过调研大量多波束天线在卫星通信系统中的应用现状及成果,设计并实现了应用多波束天线技术的星载AIS系统,改善了船舶检测概率。主要内容如下:第一,详细研究了星载AIS系统的相关规范,及调制解调原理,并根据星载AIS系统的信号冲突模型,推导出星载AIS系统的检测概率模型,作为衡量星载AIS系统性能的标准。第二,深入分析了多波束天线的关键优势及波束成型技术。并从在轨性能及覆盖性能两个角度分析了多波束天线的性能优势。然后就多波束天线在卫星通信系统中的应用做了详细分析。第三,以四波束天线为例,建模实现四波束天线在星载AIS模拟源系统中应用。并仿真得到星载AIS系统应用两波束天线、四波束天线、单天线以及双天线接收信号时,船舶检测概率对比图,并做出了分析。第四,为了更加直观、便利的求解星载AIS系统船舶检测概率,以及分析系统性能,论文将星载AIS系统按模块划分,并分模块进行功能分析,然后在此基础上进行了星载AIS系统前端设计,旨在通过在页面上点击按钮,输入参数,即可生成对应卫星高度、仿真船舶数量及观测时间的模拟源数据,解调数据,及相应的检测概率结果,操作简单,提高了星载AIS系统的操作效率。