一种用于站间卫星通信的快速捕获方法技术

本发明专利技术提供了一种用于站间卫星通信的快速捕获方法，用3个捕获通道在时间偏移分别为0秒、‑1秒、+1秒三个位置进行分时并行搜索，然后在每一捕获通道依照常规滑动相关法对多普勒频率偏移和正负1ms的码相位进行二维搜索，运用7:4判决原则对卫星信号进行捕获。相对于以往长周期码多相关器在2s区间搜索的捕获方法，该方法大大缩短了搜索区间范围，提高了捕获速度。相对于并行FFT搜索以及PMF‑FFT的长周期码捕获方法，该方法的复杂度低，实现电路简单，对硬件资源的消耗低很多，更符合实际应用和成本方面的考虑。

【技术实现步骤摘要】
一种用于站间卫星通信的快速捕获方法
本专利技术属于卫星导航系统站间卫星通信领域，涉及一种用于站间卫星通信的快速捕获方法。
技术介绍
卫星导航系统通常分为三个部分：一是由卫星组成、实现导航信号播发的空间星座部分；二是由地面站组成、实现系统运行控制的地面运控部分；三是由终端设备组成、接收导航信号实现定位的用户设备部分。其中，地面运控部分实现系统的运行控制，在地面站中，监测站与主控站之间、主控站与注入站之间可靠的数据传输是系统正常运行的基础，卫星通信是其主要通信手段。站间卫星通信采用直接序列扩频方式，伪码使用长周期码。在通信过程中，地面站接收终端在进行通信前必须先要捕获信号，从中粗略地估算出卫星信号的载波频率和长周期码相位值，以帮助接收终端开始跟踪信号，因此，接收终端的捕获过程就是载波频率和码相位的二维搜索过程。如何快速、准确地捕获伪码，多普勒频移和扩频码的联合快速捕获技术一直都是卫星扩频系统中研究的重点和难点。目前，针对长周期码的捕获方式通常包括多相关器并行搜索、FFT并行搜索以及部分匹配滤波与FFT相结合(PMF-FFT)捕获方法等。其中，并行相关器搜索实现电路简单，但捕获速度较慢，且多相关器占用系统资源较多。FFT并行搜索捕获虽然提高了捕获速度，但是以提高硬件的复杂度为代价。PMF-FFT捕获受到长周期伪码复杂度和器件速度的限制，资源需求量大，实现复杂度较高。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种用于站间卫星通信的分时并行搜索与滑动相关相结合的快速捕获方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：(1)初始化3个捕获通道的站编号变量、时间信息变量、伪码频率变量以及载波频率变量；(2)依据初始化信息，启动3个捕获通道的伪码、载波产生器，在时间偏移分别为0秒、-1秒、+1秒三个位置进行分时并行搜索；(3)将各捕获通道相对应的本地伪随机码和载波，与接收的卫星信号进行相关累加积分，并计算各通道的相关能量；(4)依据设定的捕获门限对各通道的相关能量进行7：4判决，若捕获成功则跳转到步骤(6)，若捕获不成功则跳转到步骤(5)；(5)采用滑动相关法对该通道对应的多普勒频率偏移以及2ms码相位区间进行搜索控制，设置新的载波NCO和码NCO后跳转到步骤(3)；(6)关闭其他两个捕获通道，退出本次捕获流程。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术提出的一种用于站间卫星通信的分时并行搜索与滑动相关相结合的快速捕获方法，通过在三个捕获通道分为-1s、0s、1s三个时段各2ms的区间并行搜索，相对于以往长周期码多相关器在2s区间搜索的捕获方法，大大缩短了搜索区间范围，提高了捕获速度。满足了卫星导航系统各地面站对捕获卫星信号的指标要求，为站间卫星通信的信号跟踪提供了前提保障。(2)本专利技术提出的一种用于站间卫星通信的分时并行搜索与滑动相关相结合的快速捕获方法，在单捕获通道采用滑动相关法进行多普勒频偏与码相位偏移二维搜索，相对于并行FFT搜索以及PMF-FFT的长周期码捕获方法，该方法的复杂度低，实现电路简单，对硬件资源的消耗低很多，更符合实际应用和成本方面的考虑。附图说明图1为分时并行搜索与滑动相关相结合快速捕获框图；图2为分时并行搜索与滑动相关相结合快速捕获处理流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。本专利技术针对站间卫星接收终端多相关器并行搜索捕获速度慢、FFT并行捕获硬件消耗过大的问题，充分考虑站间卫星通信各地面站时间不确定度正负1秒，秒脉冲准确度正负1ms的系统时间特点，提出了一种用于站间卫星通信的分时并行搜索与滑动相关相结合的快速捕获方法。该方法在捕获卫星信号时不必对2秒的码相位区间进行全部搜索，而是应用3个捕获通道在时间偏移分别为0秒、-1秒、+1秒三个位置进行分时并行搜索，然后在每一捕获通道依照常规滑动相关法对多普勒频率偏移和正负1ms的码相位进行二维搜索，运用7：4判决原则对卫星信号进行捕获，当其处理过程如图1。本专利技术由于只对正负1ms的码相位进行搜索，相对于常规2s不确定区间码相位的搜索，提高了捕获速度。同时由于实现电路简单，大大节省了硬件资源，该捕获方法的实现包括如下步骤：(1)初始化3个捕获通道的站编号变量、时间信息变量、伪码频率变量以及载波频率变量。(2)依据初始化信息，启动3个捕获通道的伪码、载波产生器；(3)将各捕获通道相对应的本地伪随机码和载波，与接收的卫星信号进行相关累加积分，并计算各通道的相关能量。(4)依据捕获门限对各通道的相关能量进行7：4判决，若捕获成功则跳转到步骤(6)，若捕获不成功则跳转到步骤(5)。(5)对该通道对应的多普勒频率偏移以及2ms码相位区间进行搜索控制，设置新的载波NCO和码NCO后跳转到步骤(3)。(6)关闭其他两个捕获通道，退出本次捕获流程。本专利技术设计实现的一种用于站间卫星通信的快速捕获方法，充分考虑本时间系统特点，采用分时并行搜索与滑动相关相结合的快速捕获方法，通过3个捕获通道分时并行搜索，提高了捕获速度，满足了卫星导航系统地面运控各地面站对捕获卫星信号的指标要求，为站间卫星通信的信号跟踪提供了前提保障。系统组成框图如图1所示，捕获通道1时间偏移为0秒，捕获通道2时间偏移为+1秒，捕获通道3时间偏移为-1秒，三个捕获通道的实现方式相同，接收信号首先与本地复制的载波进行混频，然后混频结果与伪码发生器产生的伪码进行相关，接着对各相关结果进行累加积分并计算相关能量值，最后，利用相关能量与捕获门限相比较进行捕获判决，依据捕获结果在多频勒频偏和码相位偏移区间进行搜索控制。下面以数据通信速率为25kbps、码速率为10.23MHz，载波中心频率为1572.42MHz，多普勒频偏最大正负5KHz为例，对本专利技术的实施步骤进行具体说明，具体实施步骤如下：步骤1，初始化捕获通道初始化三个捕获通道的载波NCO频率为1572.42MHz，码NCO频率为10.23MHz，码偏移计数变量CodeNum以及多普勒偏移计数变量DoppNum初始化为0，捕获通道1时间信息初始化为本地系统时间，捕获通道2时间信息初始化为本地系统时间减1秒，捕获通道3时间信息初始化为本地系统时间加1秒；步骤2，启动捕获通道依据各捕获通道的载波NCO、码NCO以及时间信息变量，在本地秒脉冲时刻启动捕获通道1、捕获通道2以及捕获通道3；步骤3，相关累加积分捕获通道1的本地载波NCO同相和正交支路分别与输入信号进行混频，混频结果与本地伪码进行相关获得累加积分0.04毫秒后产生积分数据I、Q，计算相关能量幅值V＝I2+Q2。捕获通道2和捕获通道3的处理与捕获通道1相同。步骤4，捕获判决比较捕获通道1相关能量幅值V与捕获门限Vt，依据7:4判决原则，如果V>＝Vt则进行步骤6。若V<Vt，则进行步骤5。捕获通道2和捕获通道3的处理与捕获通道1相同。步骤5，多普勒频率及码偏移搜索控制前码相位偏移量CodeNum加1，若CodeNum<20460则重新设置码NCO后进入步骤3，若CodeNum>＝20460则CodeNum清零，多普勒偏移计数变量DoppNum加1，DoppNum<20则重新设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于站间卫星通信的快速捕获方法，其特征在于包括下述步骤：(1)初始化3个捕获通道的站编号变量、时间信息变量、伪码频率变量以及载波频率变量；(2)依据初始化信息，启动3个捕获通道的伪码、载波产生器，在时间偏移分别为0秒、‑1秒、+1秒三个位置进行分时并行搜索；(3)将各捕获通道相对应的本地伪随机码和载波，与接收的卫星信号进行相关累加积分，并计算各通道的相关能量；(4)依据设定的捕获门限对各通道的相关能量进行7：4判决，若捕获成功则跳转到步骤(6)，若捕获不成功则跳转到步骤(5)；(5)采用滑动相关法对该通道对应的多普勒频率偏移以及2ms码相位区间进行搜索控制，设置新的载波NCO和码NCO后跳转到步骤(3)；(6)关闭其他两个捕获通道，退出本次捕获流程。

【技术特征摘要】
1.一种用于站间卫星通信的快速捕获方法，其特征在于包括下述步骤：(1)初始化3个捕获通道的站编号变量、时间信息变量、伪码频率变量以及载波频率变量；(2)依据初始化信息，启动3个捕获通道的伪码、载波产生器，在时间偏移分别为0秒、-1秒、+1秒三个位置进行分时并行搜索；(3)将各捕获通道相对应的本地伪随机码和载波，与接收的卫星信号进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏翠萍，马志刚，王亚军，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61