基于局部大值分布规律的高效频率搜索方法技术

本发明专利技术公开了基于局部大值分布规律的高效频率搜索方法，属于航天测控通信技术领域，本发明专利技术旨在降低误捕概率的同时降低捕获时间。包括如下步骤：执行第一搜索阶段，检测直扩信号，并针对直扩信号进行频率搜索，搜索步进设置为Δα；搜索的初始频点设置为f

【技术实现步骤摘要】
基于局部大值分布规律的高效频率搜索方法


[0001]本专利技术涉及航天测控通信
，具体涉及一种基于局部大值分布规律的高效频率搜索方法。

技术介绍

[0002]直接序列扩频信号(简称直扩信号)因其抗干扰、抗截获等优点被广泛用于航天测控系统中。直扩信号的捕获需要在接收机跟踪之前粗略的估算出该信号的频率和伪码相位值，以帮助接收机对跟踪环路进行初始化和信号跟踪。因此信号捕获的性能对跟踪环路能否成功牵入、锁定和正常跟踪接收信号至关重要。
[0003]通常，通过对输入信号与本地伪码及载波做相关处理和能量积累得到检测量，与预设门限作比较，来判决信号是否捕获成功。如果把所有可能的频率和码相位所在的区域范围进行网格划分，那么信号的捕获就是对这个二维网格进行搜索，并锁定正确单元格的过程。所以，搜索策略的选择和设计直接影响着信号捕获的性能，优化搜索策略可以提高信号捕获性能。
[0004]对于频率搜索，从搜索方式的角度对常规搜索策略进行分类，可以分为串行搜索和并行搜索。串行搜索方式首先确定频率的搜索范围，然后按照一定的顺序对该范围内的各个频点逐一进行搜索，获得检测变量。串行搜索实现简单，但是搜索速度较慢。并行搜索利用FFT变换完成频率搜索，一定程度上可以减少计算量，加快搜索速度。但是对于频率搜索范围较大的场合，会大幅增加硬件实现复杂度。为提高直扩信号捕获性能，在常规搜索方法的基础上，大量改进的搜索策略相继被提出，如可降低误捕概率的全局搜索策略、可降低搜索规模的局部搜索策略及可提高捕获精度的智能搜索策略等。
[0005]复杂空间电磁环境对航天测控系统提出了更多挑战。为了应对局部频段的突发恶意干扰，提高系统灵活性和安全性，要求航天测控信号频率具备广域适变能力。对此，接收端需在广域频带上实现盲接收，这势必会造成搜索规模的大幅增加。常规全局搜索策略的捕获时间大大延长，常规局部搜索策略的误捕概率也大大增加。因此，针对广域频率适变的航天测控信号捕获问题，需要进一步研究高效可靠的捕获方法。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了出一种基于局部大值分布规律的高效频率搜索方法，旨在降低误捕概率的同时降低捕获时间。
[0007]为达到上述目的，本专利技术的技术方案
‑
一种基于局部大值分布规律的高效频率搜索方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一：执行第一搜索阶段，第一搜索阶段检测直扩信号，并针对直扩信号进行频率搜索，其中搜索步进设置为Δα；搜索的初始频点设置为f
ini
，则在当前第一搜索阶段，第j次搜索对应的频点记为f
j
＝f
ini
+(j
‑
1)Δα，j＝1,2,...,N，N为当前阶段搜索频点的次数，对应的检测量为V
j
；设判决门限为γ，则当V
j
≥γ时，当前搜索阶段结束，执行步骤二；记当
前搜索频点为f
th
，并记当前检测量为V
th
；当前搜索阶段的频率搜索次数为N＝(f
th
‑
f
ini
)/Δα+1；
[0009]步骤二：执行第二搜索阶段约束频率搜索范围，具体步骤为：
[0010]后续搜索频点限定为满足f
i
＝f
th
+mR
c
+nf
s
，i＝1,2,...,M，M为第二搜索阶段中搜索频点的个数，其中每个搜索频点记对应的检测量为{V1,V2,...,V
M
}；当前搜索阶段的频率搜索次数M为在[f
min
,f
max
]范围内所有满足f
i
＝f
th
+mR
c
+nf
s
的频点的个数，R
c
为伪码速率，f
s
为采样频率，m和n为两个正整数；
[0011]步骤三：选大判决为V
max
＝max{V
th
,V1,V2,...,V
M
}，则V
max
对应的频点作为最终的频率估计值。
[0012]有益效果：
[0013]1：本专利技术提供一种基于局部大值分布规律的高效频率搜索方法。该方法根据广域频带上盲检测时，检测量在伪码速率和采样频率有特定组合关系的频点出现局部大值的分布特性，约束候选频率的搜索范围，在避免局部大值出现频率误捕的同时，有效的降低搜索规模，提高频率搜索效率。
[0014]2：本专利技术针对频率适变范围增加导致搜索规模大幅增加以及频率搜索区域局部大值易发生误捕的问题，提出了一种基于局部大值分布规律的高效频率搜索方法。该方法利用局部大值对应的频差与伪码速率及采样率之间的关系，约束频率搜索范围，减少搜索频点，降低频率搜索规模，同时可以降低局部大值造成的误捕概率。
附图说明
[0015]图1：基于局部搜索策略的直扩信号捕获算法流程
[0016]图2：高效频率搜索方法流程图
具体实施方式
[0017]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0018]本专利技术提供一种基于局部大值分布规律的高效频率搜索方法。该方法根据广域频带上盲检测时，检测量在伪码速率和采样频率有特定组合关系的频点出现局部大值的分布特性，约束候选频率的搜索范围，在避免局部大值出现频率误捕的同时，有效的降低搜索规模，提高频率搜索效率。
[0019]1：直扩信号捕获算法模型
[0020]典型的基于局部搜索策略的捕获算法流程如图1所示。输入信号r(t)与本地伪码及本地载波u(t)做相关处理和能量积累得到检测量V，令V与预设门限γ作比较，如果大于门限则声明信号捕获成功，否则调整本地伪码延时和载波频率继续搜索，直到捕获成功。
[0021]由上述捕获原理可知，直扩信号捕获是对频率和伪码进行二维搜索并锁定正确单元格的过程。如果搜索区域中非目标信号单元格的检测量超过门限，可能会发生误捕，这通常发生在局部大值点处。另外，当频率可适变范围较大时，在保证一定的搜索步进条件下，会造成需要搜索单元格的数量大幅增加。由于搜索区域中局部大值与全局大值(位于正确单元格)所对应的频差与伪码速率及采样率具有一定的关系，所以考虑利用这个关系设计
频率搜索策略，一方面减少搜索范围，另一方面降低局部大值造成的误捕概率。
[0022]2：基于局部大值分布规律的高效频率搜索方法
[0023]在搜索区域内局部大值的频率f
i
与全局大值的频率f0的频差Δf定义为
[0024][0025]若设R
c
为伪码速率，f
s
为采样频率，则有
[0026]Δf＝mR
c
+nf
s
，且f
min
‑
f0≤Δf≤f
max
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于局部大值分布规律的高效频率搜索方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：执行第一搜索阶段，第一搜索阶段检测直扩信号，并针对直扩信号进行频率搜索，其中搜索步进设置为Δα；搜索的初始频点设置为f
ini
，则在当前第一搜索阶段，第j次搜索对应的频点记为f
j
＝f
ini
+(j
‑
1)Δα，j＝1,2,...,N，N为当前阶段搜索频点的次数，对应的检测量为V
j
；设判决门限为γ，则当V
j
≥γ时，当前搜索阶段结束，执行步骤二；记当前搜索频点为f
th
，并记当前检测量为V
th
；当前搜索阶段的频率搜索次数为N＝(f
th
‑
f
ini
)/Δα+1；步骤二：执行第二搜索阶段约束频率搜索范围，具体步骤为：后续搜索频点限定为满足f

【专利技术属性】
技术研发人员：王永庆，申宇瑶，吴嗣亮，刘东磊，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：