一种基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法技术方案

本发明专利技术属于信号检测技术领域，公开了一种基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法，包括：将待检测频率区间划分为M个待检测频段，初始化；获取第i个待检测频段F

【技术实现步骤摘要】
一种基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法
本专利技术涉及信号检测
，尤其涉及一种基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法。
技术介绍
在航天测控通信
，跟踪与数据中继卫星系统(TrackingandDataRelaySatelliteSystem，TDRSS)的建成，实现了对低轨道航天器的天基测控通信，解决了测控、通信的高覆盖率问题以及高速数据传输等技术问题。中继星天线要实现对各种用户星的捕获跟踪，建立星间链路；对于这样的天线指向系统(AntennaPointingSystem，APS)，美国第一代、第二代中继卫星系统都选择了星地大回路捕获跟踪方案，在这种方案下，实现星上自主闭环捕获跟踪用户星是一大技术难题。然而随着航天事业的发展以及各技术难题的攻破，采用星上自主闭环天线捕获跟踪指向系统方案是合理可行的。在以天基测控通信系统为依托的空间信息领域，空间信息的获取与对抗已成为影响现代化战场的重要要素。在此背景下，基于星上自主闭环天线捕获跟踪指向系统对天线指向进行调整，实现对非合作目标卫星的自动捕获跟踪是较为容易的。然而对于非合作目标卫星，其通信信号的载频中心频率、带宽、调制方式以及码速率等详细参数均未知，这就为空间信号的捕获跟踪设计带来了困难。具体来说，由于非合作目标卫星的工作频段未知，所以需要对目标卫星的可能工作频段进行全面检测。而检测频段较宽，故采用步进扫频和数字信道化方式对信号进行采样、处理，进而进行信号检测。尽管星上高增益天线的应用能有效提高接收信号的增益噪声比G/T，增强对微弱信号的接收能力；但是电波信号远程传输的巨大损耗、空间噪声及干扰等会使得接收信号的信噪比较小，从而降低了系统对微弱信号的检测能力。同时，星上捕获跟踪系统对目标卫星的捕获是有规定时间要求的，因此若要在较短时间内实现对大量信号数据的处理并对信号完成检测，传统的滑窗恒虚警检测方法即会因为检测时间较长而不再适用。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的实施例提供一种基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法，能够在空间噪声环境中实现对弱信号的检测，且检测时间较短，检测效率较高。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：提供一种基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法，包括以下步骤：步骤1，获取待检测频率区间以及单个待检测频率区间的带宽指标值，进而根据单个待检测频率区间的带宽指标值C将待检测频率区间划分为M个待检测频段F1，F2，…，FM，转至步骤2；其中，C表示单个待检测频率区间的带宽指标值，BF表示待检测频率区间的带宽，[·]表示取整运算；步骤2，初始化：令扫频值i＝1，信道序号j＝1，非相干积累次数k＝1，检测次数n＝1，检测到目标的次数p＝0，设置非相干积累总次数K，转至步骤3；步骤3，获取模数转换器对第i个待检测频段Fi进行数据采样所得的采样数据并对采样数据进行数字下变频处理，进而对数字下变频处理后的采样数据进行数字信道化处理，得到W个信道的信道化数据对W个信道的信道化数据分别进行快速傅里叶变换，得到W个信道的频谱数据对W个信道的频谱数据分别先进行逐点取模值运算，再进行平方运算，得到W个信道第k次非相干积累对应的频谱数据转至步骤4；步骤4，判断非相干积累次数k是否等于非相干积累总次数K；若k≠K，则令k加1，转至步骤3；若k＝K，则转至步骤5；步骤5，对W个信道中的第q个信道全部K次非相干积累对应的频谱数据求和，得到第q个信道的待检测判决数据Sij，其中，q取1到W之间的所有整数值；将全部W个信道的待检测判决数据按照信道顺序进行拼接，得到第i个待检测频段Fi的整体待检测判决数据SiK；利用第i个待检测频段Fi的整体待检测判决数据SiK，确定检测门限TH；确定第j个信道的待检测判决数据Sij中的最大值Sijmax，并判断第j个信道的待检测判决数据Sij中的最大值Sijmax与检测门限TH的大小；若Sijmax＞TH，转至步骤6；若Sijmax≤TH，转至步骤7；步骤6，令检测到目标的次数p加1，并根据第j个信道的待检测判决数据Sij以及所述第j个信道的待检测判决数据Sij中的最大值Sijmax，确定在第n次检测中第i个检测频段Fi的第j个信道对应的信号带宽令第i个检测频段Fi的第j个信道对应的信号带宽转至步骤7；步骤7，令检测次数n加1，判断检测次数n是否小于等于预设检测次数N；若检测次数n小于等于预设检测次数N，则转至步骤3；若检测次数n大于预设检测次数N，则判断检测到目标的次数p是否大于预设值P；若p≤P，则确定在第i个待检测频段Fi的第j个信道内未检测到目标信号，令第i个检测频段Fi的第j个信道对应的信号带宽Bij＝0，转至步骤8；否则，若p＞P，则确定在第i个待检测频段Fi的第j个信道内检测到目标信号，转至步骤8；步骤8，令信道序号j加1，判断j是否等于信道总数W；若j＝W，转至步骤9，否则，转至步骤5；步骤9，确定在第i个待检测频段Fi的W个信道内是否检测到信号；若在第i个待检测频段Fi的W个信道内均未检测到目标信号，则令扫频值i加1，转至步骤3；若在第i个待检测频段Fi的W个信道中的w个信道内检测到目标信号，转至步骤10；其中，w为整数，1≤w≤W；步骤10，利用w个信道中每个信道对应的信号带宽、待检测频率区间的带宽BF、信道数W以及待检测频段数M，确定目标信号带宽Bi。基于上述本专利技术实施例提供的基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法，一方面，由于采用了非相干积累来提高信号的信噪比，与相干积累相比，本专利技术实施例所采用的非相干积累的工程实现比较简单，运算量相对较小，且对于快起伏的接收信号来讲，非相干积累还将获得更好的检测效果，因此本专利技术实施例提供的基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法能够在空间噪声环境中实现对微弱信号的检测。另一方面，现有技术采用的是对整体待检测区间进行检测的方案，在检测时需要对整体待检测区间的数据进行处理，由于数据量较大，因此会耗费较长时间读/写数据，从而使得检测时间较长，检测效率较低；而与现有技术不同，本专利技术实施例提供的基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法，不再采用现有技术中对整体待检测区间中的每个检测单元逐点检测的方案，而是将整体待检测区间划分为带宽较小的若干个待检测频段，按待检测频段的顺序依次检测，因此相比现有技术，本专利技术实施例对带宽较小的待检测频段的方案能够减少检测时间，提高检测效率；同时，本专利技术实施例的方案也不再像现有技术中那样——每检测一个检测单元时即利用该检测单元的参考单元确定对应的检测门限，而是在对每个待检测频段进行检测时确定一次检测门限，利用所确定的检测门限对该检测频段的每一信道进行检测。因此，相比现有技术，本专利技术实施例的方案能够大大减少计算检测门限的运算量，从而缩短检测时间。此外，现有技术中，是对整体待检测频率区间的采样数据进行FFT处理的，而FFT的运算点数对运算量的影响呈指数增长，故FFT点数过大将大大增加系统对目标信号的捕获时间，而本专利技术实施例提供的基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法中，由于将整体待检测频率区间划分为多个待检测频段，并对每个待检测频段采样数据进行了信道化处理，然后再进行FFT处理，因此能够大大减少由于F本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，获取待检测频率区间以及单个待检测频率区间的带宽指标值，进而根据所述单个待检测频率区间的带宽指标值C将所述待检测频率区间划分为M个待检测频段F

【技术特征摘要】
1.一种基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，获取待检测频率区间以及单个待检测频率区间的带宽指标值，进而根据所述单个待检测频率区间的带宽指标值C将所述待检测频率区间划分为M个待检测频段F1，F2，…，FM，转至步骤2；其中，C表示单个待检测频率区间的带宽指标值，BF表示待检测频率区间的带宽，[·]表示取整运算；步骤2，初始化：令扫频值i＝1，信道序号j＝1，非相干积累次数k＝1，检测次数n＝1，检测到目标的次数p＝0，设置非相干积累总次数K，转至步骤3；步骤3，获取模数转换器对第i个待检测频段Fi进行数据采样所得的采样数据并对所述采样数据进行数字下变频处理，进而对数字下变频处理后的采样数据进行数字信道化处理，得到W个信道的信道化数据对所述W个信道的信道化数据分别进行快速傅里叶变换，得到所述W个信道的频谱数据对所述W个信道的频谱数据分别先进行逐点取模值运算，再进行平方运算，得到所述W个信道第k次非相干积累对应的频谱数据转至步骤4；步骤4，判断非相干积累次数k是否等于所述非相干积累总次数K；若k≠K，则令k加1，转至步骤3；若k＝K，则转至步骤5；步骤5，对所述W个信道中的第q个信道全部K次非相干积累对应的频谱数据求和，得到所述第q个信道的待检测判决数据Sij，其中，q取1到W之间的所有整数值；将全部W个信道的待检测判决数据按照信道顺序进行拼接，得到所述第i个待检测频段Fi的整体待检测判决数据SiK；利用所述第i个待检测频段Fi的整体待检测判决数据SiK，确定检测门限TH；确定所述第j个信道的待检测判决数据Sij中的最大值Sijmax，并判断所述第j个信道的待检测判决数据Sij中的最大值Sijmax与所述检测门限TH的大小；若Sijmax＞TH，转至步骤6；若Sijmax≤TH，转至步骤7；步骤6，令检测到目标的次数p加1，并根据所述第j个信道的待检测判决数据Sij以及所述第j个信道的待检测判决数据Sij中的最大值Sijmax，确定在所述第n次检测中所述第i个检测频段Fi的第j个信道对应的信号带宽令所述第i个检测频段Fi的第j个信道对应的信号带宽转至步骤7；步骤7，令检测次数n加1，判断检测次数n是否小于等于预设检测次数N；若检测次数n小于等于所述预设检测次数N，则转至步骤3；若检测次数n大于所述预设检测次数N，则判断检测到目标的次数p是否大于预设值P；若p≤P，则确定在所述第i个待检测频段Fi的第j个信道内未检测到目标信号，令所述第i个检测频段Fi的第j个信道对应的信号带宽Bij＝0，转至步骤8；否则，若p＞P，则确定在所述第i个待检测频段Fi的第j个信道内检测到目标信号，转至步骤8；步骤8，令信道序号j加1，判断j是否等于信道总数W；若j＝W，转至步骤9，否则，转至步骤5；步骤9，确定在所述第i个待检测频段Fi的W个信道内是否检测到信号；若在所述第i个待检测频段Fi的W个信道内均未检测到目标信号，则令扫频值i加1，转至步骤3；若在所述第i个待检测频段Fi的W个信道中的w个信道内检测到目标信号，转至步骤10；其中，w为整数，1≤w≤W；步骤10，利用所述w个信道中每个信道对应的信号带宽、所述待检测频率区间的带宽BF、信道数W以及待检测频段数M，确定目标信号带宽Bi。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5中，所述利用所述第i个待检测频段Fi的整体待检测判决数据SiK，确定检测门限TH，具体包括以下步骤：(5a)从所述第i个检测频段Fi的整体待检测判决数据的Snum个数据点中抽取数据点，得到Q段参...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏涛，陈艳利，李强，吴凯，章建成，刘少华，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61