【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航天器测控通信领域，具体涉及一种s频段短报文突发扩频通信地检设备捕获方法。
技术介绍
1、近年来随着我国航天技术不断发展，在轨航天器数量大幅度增加，如果继续采用传统的测控通信方式，地面站管理的航天器数量有限，无法应对大规模的航天器管理需求。新一代的航天测控通信系统以s频段短报文突发扩频通信的方式实现。开发s频段短报文突发扩频通信地检设备可以应用于新一代航天测控通信。
2、然而突发扩频通信信号具有持续时间短，随机性强的特点，航天器在地面有线或者无线测试过程中信号电平范围也可能比较大。如何能够快速将信号捕获，为后续的解调提供可靠的信息尤为重要。
技术实现思路
1、为了实现突发扩频信号的快速捕获，本专利技术基于传统的并行码相位捕获方法，结合实际信号特点，采用信号强度检测、参数动态调整以及信号二次检测的方式，保证信号捕获结果的可靠性，同时具备超过100db的电平接收范围和不大于128个符号周期的捕获时间。
2、为实现上述本专利技术的目的，本专利技术实施例提出一种s频段短报文突发扩频通信地检设备捕获方法，所述方法包括：
3、s1，配置扩频码信息，并对配置后的扩频码信息做快速傅里叶变换运算和共轭运算，将运算结果存储在fpga内部ram中；
4、s2，通过信号强度检测判断当前信号属于强信号还是弱信号；
5、s3，根据信号的强度配置捕获参数；
6、s4，通过第一次信号门限检测判断信号有无，若判断信号存在则继续下一
7、s5，通过第二次信号门限检测再次判断信号有无，若判断信号存在则继续下一步骤，若判断信号不存在则返回所述s2；
8、s6，根据所述s5中超过门限的最大值对应的频率和码相位，调整本地载波的频率和本地扩频码的码相位。
9、在本专利技术的优选实施例中，所述s1中：
10、由于快速傅里叶变换运算长度与扩频码的长度不同，需要将扩频码的长度从2n-1扩展到2n，方法为在一个扩频周期内的接收信号采样得到2n个点，本地扩频码的2n-1个点补0得到2n个点，其中，时域补0看做是时域加矩形窗，对应频域sinc插值。
11、在本专利技术的优选实施例中，所述s2中：
12、通过自动增益控制器判断信号的强弱，当信号强度由强转弱时，自动增益控制器的增益值增大，直到信号强度小于噪声强度后，自动增益控制器的增益值不再发生明显变化，信号强度与噪声强度相等时的电平为：
13、10*log10(n0*b0*a)＝10*log10(n0*2*rs*a)
14、＝10*log10(n0)+10*log10(2*rs)+10*log10(a)
15、其中，n0为噪声功率谱密度，b0为噪声带宽，rs为扩频码速率，a为低噪声放大器的放大倍数。
16、在本专利技术的优选实施例中，所述s3中：
17、需配置的参数包括判决门限、fft和ifft输入信号的截位值；
18、判决门限由动态门限和固定门限组成，动态门限设置为信号自身的噪声功率的固定倍数，固定门限由所述s2中检测的信号强弱确定；
19、根据信号的强弱，调整fft和ifft输入信号的截位值，当信号为强信号时，fft和ifft的输出不发生明显变化，当信号为弱信号时，ifft的输出值随着信号减弱而减小，则调整fft和ifft输入信号的截位值来使ifft的输出值在有更多有效位数的同时保持不溢出的状态。
20、在本专利技术的优选实施例中所述s4中：
21、所述信号门限检测为，将所有多普勒频率范围和码相位遍历搜索后，如果过程中有超过门限的情况则判定信号存在，否则判定信号不存在。
22、在本专利技术的优选实施例中所述s4的信号门限检测具体包括：
23、s41，积分累加：积分时间为(2n-1)/(2n*rs)，并行两路做积分累加，第二路相对第一路延迟半个码片周期；
24、s42，频率搜索：经过积分累加后信号采样率降为2n*rs/(2n-1)，设时钟速率为fs，则有倍的时分复用，为增加频率搜索范围，循环m次，共进行次频率搜索，其中为向下取整运算；
25、s43，通过ip核进行流水线快速傅里叶变化和流水线快速傅里叶逆变换，选择合适的缩放比例，并将运算结果存入ram中
26、s44，同频同码相位累加：根据扩频码速率、数据符号速率、接收灵敏度要求和多普勒频率范围确定同频同码相位累加次数，每次累加前将上一次的累加结果从ram中读出，与本次运算结果相加，相加后的结果再写入ram中；
27、s45，最大值搜索和门限判决：在频率搜索循环m次过程中，每次循环都将ram中的同频同相累加结果依次取出，并计算能量包络，能量包络值等于实部与虚部的平方和，记录能量包络的单次最大值及对应的频率和码相位，同时进行噪声估计，在m次循环后得到最终的最大值，如果最大值超过门限，判定信号存在，如果最大值未超过门限，判定信号不存在。
28、在本专利技术的优选实施例中所述s42中，本地载波与接收载波之间的频差fe会引入|sinc(fe*t)|的损耗，其中t为相干积分时间，根据频率搜索次数和损耗，选择合适的频率间隔。
29、在本专利技术的优选实施例中所述s43中，存储并行两路快速傅里叶逆变换的运算结果占用的ram的地址为2*2n，次频率搜索总共需要的ram地址为频率搜索循环m次，复用ram，不额外增加ram地址。
30、在本专利技术的优选实施例中所述s6中：
31、将超过门限的最大值对应的频率反馈给下变频模块，利用频率控制字的方式改变本地载波的频率；
32、将超过门限的最大值对应的码相位反馈给码发生器，利用扩频码周期循环的特性，让本地扩频码加速产生，使码相位在固定时刻变为目标值；
33、调整后的本地载波和本地扩频码与接收信号的频差和码偏达到最小。
34、本专利技术相比于现有技术，具备有益的技术效果如下：
35、(1)本专利技术能够正常接收的电平范围较大，超过100db；
36、(2)本专利技术使用大量的流水线处理，节省了整个捕获流程的时间，在满足指标灵敏度要求的情况下能够将时间控制在128个符号周期以内；
37、(3)本专利技术目前已应用于xilinx fpga芯片zynq7020中，如图3所示，占用zynq7020约22％的逻辑资源，绝大多数xilinx fpga芯片的逻辑资源多于zynq7020，因此本专利技术适用于绝大多数的xilinx fpga。
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1.一种S频段短报文突发扩频通信地检设备捕获方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的S频段短报文突发扩频通信地检设备捕获方法，其特征在于，所述S1中：
3.根据权利要求1所述的S频段短报文突发扩频通信地检设备捕获方法，其特征在于，所述S2中：
4.根据权利要求1所述的S频段短报文突发扩频通信地检设备捕获方法，其特征在于，所述S3中：
5.根据权利要求1所述的S频段短报文突发扩频通信地检设备捕获方法，其特征在于，所述S4中：
6.根据权利要求1所述的S频段短报文突发扩频通信地检设备捕获方法，其特征在于，所述S4的信号门限检测具体包括：
7.根据权利要求6所述的S频段短报文突发扩频通信地检设备捕获方法，其特征在于，所述S42中，本地载波与接收载波之间的频差fe会引入|sinc(fe*T)|的损耗，其中T为相干积分时间，根据频率搜索次数和损耗，选择合适的频率间隔。
8.根据权利要求6所述的S频段短报文突发扩频通信地检设备捕获方法，其特征在于，所述S43中，存储并行两路快速傅里叶逆变换的
9.根据权利要求1所述的S频段短报文突发扩频通信地检设备捕获方法，其特征在于，所述S6中：
...【技术特征摘要】
1.一种s频段短报文突发扩频通信地检设备捕获方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的s频段短报文突发扩频通信地检设备捕获方法，其特征在于，所述s1中：
3.根据权利要求1所述的s频段短报文突发扩频通信地检设备捕获方法，其特征在于，所述s2中：
4.根据权利要求1所述的s频段短报文突发扩频通信地检设备捕获方法，其特征在于，所述s3中：
5.根据权利要求1所述的s频段短报文突发扩频通信地检设备捕获方法，其特征在于，所述s4中：
6.根据权利要求1所述的s频段短报文突发扩频通信地检设备捕获方法，其特征在于，所述s4的信号门限检测具体...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晴，史秀秀，吴成，窦骄，
申请(专利权)人：航天东方红卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：
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