[发明专利]一种适于动态信号的快速捕获方法

说明书

本发明公开了一种适于动态信号的快速捕获方法，该方法包含：采用频域并行码相位搜索法进行第一次粗搜索，频率维采用串行搜索法；在第一次粗搜索得到的多普勒频偏值的一定窄带宽范围内，以更小的步进串行进行频率搜索，完成二次搜索；根据二次搜索的多普勒频偏值换算出码速率多普勒值，进而换算出捕获时间内的码位移，得到最终需要补偿的码相位，实现相位修正。本发明采用基于二次搜索和相位修正的方法补偿动态信号在捕获时间内产生的频偏和码相位偏移，可解决传统捕获方法存在捕获时间长、捕获完成时频偏和码相位已发生变化或捕获性能满足要求但对硬件要求太高等问题，既可满足动态信号的捕获要求，又可基于通用硬件平台实现。

技术领域

本发明涉及动态环境下的信号捕获领域，特别涉及一种适于动态信号的快速捕获方法。

背景技术

用户终端与航天器之间较高的相对速度和相对加速度，会产生较大的多普勒频偏和多普勒变化率，因此用户终端需解决动态环境下的信号捕获问题。

专利申请1(基于优化并行码相位搜索的GPS捕获电路，CN106093981A，2016)采用频域并行码相位搜索法将时域的相关运算变换成频域的乘法运算可并行完成码相位的搜索，但频率维仍需要串行搜索，在高动态信号环境下，多普勒搜索范围较宽，捕获时间较长，当捕获完成时多普勒频率已经发生变化，码相位也在捕获时间内产生位移，因此捕获到的频率和码相位由于信号的动态特性而存在偏差。

专利申请2(高动态卫星导航接收机中的信号快速捕获方法及装置，CN101005293A，2007)通过分段相关并进行FFT计算估计信号的频偏，但对码相位的搜索需要对扩频序列的每一个码相位进行滑动遍历搜索，在扩频码序列较长时捕获时间较长，同样存在上述问题。

专利申请3(一种基于匹配滤波的GPS捕获单元设计方法，CN102928854A，2013)采用匹配滤波法，在一个或几个时钟周期内完成整个扩频码序列的相关(假设扩频码序列长度为N)，然后滑动一个码相位单位并计算相关结果，对相关结果进行FFT计算估计多普勒频率，整个搜索过程只需要N的一倍或几倍个时钟周期即可完成，捕获时间短，但是这个算法对硬件要求较高，且在扩频码序列长度增加时对资源的要求会直线增长，该算法的应用也因此受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适于动态信号的快速捕获方法，针对动态信号，采用基于二次搜索和相位修正的方法补偿动态信号在捕获时间内产生的频偏和码相位偏移，在对硬件资源要求不高的前提下可以准确捕获到动态信号的多普勒频率及扩频序列的码相位，可以解决传统捕获方法存在捕获时间长、捕获完成时频偏和码相位已经发生变化、或者捕获性能满足要求但对硬件要求太高等问题，能在高动态信号环境下完成扩频信号频率和码相位的准确捕获，既可以满足动态信号的捕获要求，又可以基于通用硬件平台即可实现。

为了达到上述目的，本发明提供通过以下技术方案实现：

一种适于动态信号的快速捕获方法，包含以下步骤：

采用频域并行码相位搜索法进行第一次粗搜索，其中，频率维采用串行搜索法；

在第一次粗搜索得到的多普勒频偏值的一定窄带宽范围内，以更小的步进串行进行频率搜索，完成二次搜索；

根据二次搜索的多普勒频偏值换算出码速率多普勒值，进而换算出捕获时间内的码位移，得到最终需要补偿的码相位，实现相位修正。

优选地，所述第一次粗搜索过程中进一步包含：

S1、根据多普勒范围和通信速率，确定粗搜步长，得到若干个第一串行频率搜索单元，初始化第一串行频率搜索单元的编号n为0，初始化第一本地载波NCO频率；

S2、本地产生的载波信号对接收信号进行下变频，变频后的基带信号进行频域并行码相位搜索，并记录谱峰；