一种适用于卫星测控突发扩频信号的捕获方法及装置制造方法及图纸

一种适用于卫星测控突发扩频信号的捕获方法及装置，首先，对下变频后的信号进行累加降速，然后将累加降速后的数据依次存入缓存区，缓存区写入数据时，将累加降速后的数据延迟m次，生成m个数据存入缓存区的同一个地址，读数时将缓存区中某一个地址对应的m个数据一次性读出。在存储数据的同时，进行本地码字的缓存，码字存储区间的宽度与数据相同。数据与本地码字缓存完毕后，进行并行解扩与二次累加降速，再对二次累加降速后的信号进行乒乓缓存与FFT运算，当本地伪码相位与接收信号对齐时，FFT频谱的峰值位置即为多普勒频偏。搜索完所有码相位后，进行捕获成功与否的判决，若FFT峰值大于门限，判决为捕获成功。判决为捕获成功。判决为捕获成功。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于卫星测控突发扩频信号的捕获方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种适用于卫星测控突发扩频信号的捕获方法及装置，属于卫星通信


技术介绍

[0002]直接序列扩频(DSSS)通信体制具有抗干扰能力强、被截获概率低、保密性好、抗多径能力强等优点，得到越来越广泛的应用。航天测控通信广泛采用该技术，将测距、测速、遥控、遥测等功能有机地组合在一起。为了进一步降低信号的可探测性、增强隐蔽性，采用突发性的直接扩频通信方式，即将数据信息分包后瞬间发送，每次发送信息的时间短，因此，要求接收端在极短的时间内快速捕获和跟踪信号。现有技术中的扩频信号捕获方法，或是捕获时间长，达不到突发信号快速捕获的要求；或是占用资源大，无法应用于卫星环境；或是不适用于大多普勒动态的环境。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，解决了卫星测控突发扩频信号的捕获问题，且捕获速度快、占用资源小。
[0004]本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：
[0005]一种适用于卫星测控突发扩频信号的捕获方法，包括：
[0006]对接收的扩频信号进行下变频，获得基带数据；
[0007]根据扩频信号的带宽对基带数据进行第一次累加降速；
[0008]将第一次累加降速后的数据依次存入缓存区；
[0009]生成本地伪码，本地伪码存储后的存储宽度与缓存区的宽度相同；
[0010]对缓存区的数据进行并行解扩，对并行解扩后的数据进行第二次累加降速；
>[0011]利用两块存储区对第二次累加降速的数据进行乒乓缓存；
[0012]对乒乓缓存后的数据，进行FFT；
[0013]当本地伪码的相位与FFT后的数据相位对齐时，FFT频谱的峰值位置即为多普勒频偏；然后设置动态门限，若FFT峰值大于动态门限，则根据FFT峰值完成捕获。
[0014]优选的，若FFT峰值小于等于动态门限，则重新接收后续扩频信号进行重捕，或对FFT后的后续数据重新进行相位对齐进行重捕。
[0015]优选的，缓存区的宽度m为：
[0016][0017]其中，clk为全局时钟，N为第一次累加降速的点数，Fs为第二次累加降速后的数据速率。
[0018]优选的，存储本地伪码时，将本地伪码延迟m次，生成m个码片存入本地伪码存储空间的同一个地址，一个时钟周期写入一个码片；读取本地伪码时将本地伪码存储空间中某
一个地址对应的m个码片一次性读出，相当于将本地伪码的码字由串行转为并行处理；
[0019]第一次累加降速后的数据依次存入缓存区时，将第一次累加降速后的数据延迟m次，生成m个数据存入缓存区的同一个地址，一个时钟周期写入一个数据；读数时将缓存区中某一个地址对应的m个数据一次性读出，相当于将第一次累加降速后的数据由串行转为并行处理。
[0020]优选的，本地伪码的采样率与第一次累加降速后的数据速率相同。
[0021]优选的，第二次累加降速后的数据速率为最大多普勒频偏的3～4倍。
[0022]优选的，每块存储区的储存深度为FFT的点数。
[0023]优选的，FFT的点数D为：
[0024]D＝Fs/R
[0025]其中，Fs为第二次累加降速后的数据速率，R为FFT分辨率。
[0026]优选的，本地伪码存储的深度为
[0027]其中，clk为全局时钟，N为第一次累加降速的点数，m为缓存区的宽度，R为FFT分辨率，f
c
为伪码速率，H为伪码周期。
[0028]一种适用于卫星测控突发扩频信号的捕获跟踪方法，利用上述的捕获方法完成捕获后，再利用多普勒频偏和FFT频谱的峰值位置，进行跟踪。
[0029]一种适用于卫星测控突发扩频信号的捕获装置，包括：
[0030]变频模块，用于对接收的扩频信号进行下变频，获得基带数据；
[0031]第一累加降速模块，用于根据扩频信号的带宽对基带数据进行第一次累加降速，并存储第一次累加降速后的数据；
[0032]本地伪码模块，用于生成并存储本地伪码，本地伪码存储后的存储宽度与第一次累加降速后的数据存的宽度相同；
[0033]第二累加降速模块，用于对第一次累加降速后的数据进行并行解扩，对并行解扩后的数据进行第二次累加降速，然后利用两块存储区对第二次累加降速的数据进行乒乓缓存；
[0034]FFT模块，用于对乒乓缓存后的数据，进行FFT；
[0035]捕获模块，用于确定多普勒频偏并进行捕获，当本地伪码的相位与FFT后的数据相位对齐时，FFT频谱的峰值位置即为多普勒频偏；捕获子模块还用于设置动态门限，若FFT峰值大于动态门限，则根据FFT峰值进行捕获。
[0036]本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：
[0037](1)本专利技术方法在占用较小器件资源的条件下，将短突发扩频信号捕获时间控制在了40ms以内，实现了卫星测控突发扩频信号的快速捕获；
[0038](2)本专利技术通过采用两次累加降速以及存储空间的宽度设置，FPGA的RAM存储空间大小降低为现有技术的1/22；
[0039](3)本专利技术通过累加降速等措施，相关器资源降低为现有技术的1/10；
[0040](4)本专利技术可根据不同的信噪比需求，灵活设置捕获参数，提升了捕获架构的通用性。
附图说明
[0041]图1为本专利技术方法的捕获流程图。
[0042]图2为本专利技术方法的数据存储及并行相关流程图。
[0043]图3为本专利技术方法的捕获控制流程图。
[0044]图4为现有技术的捕获方法流程图。
具体实施方式
[0045]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。
[0046]一种适用于卫星测控突发扩频信号的捕获方法，该方法通过优化捕获算法架构，在占用较小器件资源的条件下，将捕获时间控制在了40ms以内，实现了卫星测控突发扩频信号的快速捕获；在相同多普勒动态、捕获灵敏度、捕获时间要求下，采用本文提出的捕获架构，可有效降低存储资源，其中，FPGA的RAM存储空间大小降低为传统方法的1/22，相关器资源降低为传统方法的1/10。具体为：首先，对下变频后的信号进行累加降速，以减少存储空间的占用，然后将累加降速后的数据依次存入缓存区，缓存区的宽度根据捕获时间及多普勒频偏要求确定，深度根据信噪比确定。缓存区写入数据时，将累加降速后的数据延迟m次，生成m个数据存入缓存区的同一个地址，一个时钟周期写入一个数据；读数时将缓存区中某一个地址对应的m个数据一次性读出，将累加降速后的数据由串行转为并行处理。在存储数据的同时，进行本地码字的缓存，码字存储区间的宽度与数据相同，将本地码字也由串行转为并行处理。数据与本地码字缓存完毕后，进行并行解扩与二次累加降速，再对二次累加降速后的信号进行乒乓缓存与FFT运算，当本地伪码相位与接收信号对齐时，FFT频谱的峰值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于卫星测控突发扩频信号的捕获方法，其特征在于，包括：对接收的扩频信号进行下变频，获得基带数据；根据扩频信号的带宽对基带数据进行第一次累加降速；将第一次累加降速后的数据依次存入缓存区；生成本地伪码，本地伪码存储后的存储宽度与缓存区的宽度相同；对缓存区的数据进行并行解扩，对并行解扩后的数据进行第二次累加降速；利用两块存储区对第二次累加降速的数据进行乒乓缓存；对乒乓缓存后的数据，进行FFT；当本地伪码的相位与FFT后的数据相位对齐时，FFT频谱的峰值位置即为多普勒频偏；然后设置动态门限，若FFT峰值大于动态门限，则根据FFT峰值完成捕获。2.根据权利要求1所述的捕获方法，其特征在于，若FFT峰值小于等于动态门限，则重新接收后续扩频信号进行重捕，或对FFT后的后续数据重新进行相位对齐进行重捕。3.根据权利要求1所述的捕获方法，其特征在于，缓存区的宽度m为：其中，clk为全局时钟，N为第一次累加降速的点数，Fs为第二次累加降速后的数据速率。4.根据权利要求1所述的捕获方法，其特征在于，存储本地伪码时，将本地伪码延迟m次，生成m个码片存入本地伪码存储空间的同一个地址，一个时钟周期写入一个码片；读取本地伪码时将本地伪码存储空间中某一个地址对应的m个码片一次性读出，相当于将本地伪码的码字由串行转为并行处理；第一次累加降速后的数据依次存入缓存区时，将第一次累加降速后的数据延迟m次，生成m个数据存入缓存区的同一个地址，一个时钟周期写入一个数据；读数时将缓存区中某一个地址对应的m个数据一次性读出，相当于将第一次累加降速后的数据由串行转为并行处理。5.根据权利要求1所述的捕获方法，其特征在于，本地伪码的采样率与第一次累加降速后的数据速率...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨克元，陈昊，韩小娟，范雯琦，张宗攀，石伟，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：