[发明专利]一种高动态低信噪比环境下的卫星弱信号捕获方法及系统

权利要求书

1.一种高动态低信噪比环境下的卫星弱信号捕获方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对预先获取的样本设置一个环形缓冲器；

(2)读取环形缓冲器中的数据与本地的UW波形进行共轭匹配，并对匹配后的数据进行一次FFT处理；

(3)计算背景噪声，进行信号捕获判决，若判决成功则计算出捕获位置信息并启动二次捕获模块关闭一次捕获模块；

(4)根据FFT模块输出的功率谱求解最大功率谱线的位置并根据位置信息采用内插的方法计算出频偏；

(5)设计二次捕获模块的双RAM输入模块，采用1-0计数器来切换两个RAM完成ping-pong操作，每个ping-pongRAM的深度设置为1帧的长度，当输入一帧数据之后1-0计数器加1，1-0计数器为1的时候写ping读pong，1-0计数器为0的时候写pong读ping；

(6)对ping-pongRAM中读出的数据进行频率补偿；

(7)进行相关值R(m)计算；

(8)计算估计的频偏。

2.根据权利要求1所述的一种高动态低信噪比环境下的卫星弱信号捕获方法，其特征在于，步骤(1)所述的环形缓冲器的长度为帧长+UW采样长度。

3.根据权利要求1所述的一种高动态低信噪比环境下的卫星弱信号捕获方法，其特征在于，所述步骤(2)通过以下公式实现：

其中，r(n)为接收信号，x_uw(n)为本地UW波形序列，X(k)为FFT计算输出的功率谱，N为观测样点个数，x_uw(n)的上标H表示共轭转置。

4.根据权利要求1所述的一种高动态低信噪比环境下的卫星弱信号捕获方法，其特征在于，所述步骤(3)包括以下步骤：

(31)背景噪声计算公式如下：

其中，k_max表示最大峰值对应的位置，mod(N,n)表示对n取模N以保证背景噪声取值在带内，X(n)表示第n位置处的最大谱线值；

(32)背景噪声取最大值右边16个样点之外的64个点的值求和，当Max_Valueback_noise则认为捕获成功，并记录当前读地址位置，起始读地址就为数据帧同，在下一帧输入的同时给出帧到达信息：

Frame_head_pos＝mod(frame_length,read_addr_CAP+frame_length)

其中Frame_head_pos为帧头位置，frame_length为帧长，read_addr_CAP为一次捕获成功之后记录的起始读地址。

5.根据权利要求1所述的一种高动态低信噪比环境下的卫星弱信号捕获方法，其特征在于，所述步骤(4)包括以下步骤：

(41)计算最大频率谱线对应的值，并取最大值谱线左右的两个值：

Max_Value＝max(X(k))k＝1,2,...N

Max_Pos＝k_max

其中，Max_Value表示最大谱线对应的值，Max_Pos表示对大谱线对应得位置；取最大值谱线左右的两个值为：

Max_Value_left＝X(k_max-1)

Max_Value_right＝X(k_max+1)

(42)判断最大峰左右的两值大小进行位置信息内插，内插方法如下：

if(Max_Value_leftMax_Value_right)

else

(43)根据内插计算出来的位置信息计算频偏：

其中，f_s是样本速率，N为FFT计算点数，△f为估计频偏信息，Pos_Interpolate表示内插出的新的估计位置。

6.根据权利要求1所述的一种高动态低信噪比环境下的卫星弱信号捕获方法，其特征在于，所述步骤(6)通过以下公式实现：

y(n)＝r(n)e^-1j2π△fn

其中，△f为一次捕获输出的频率信息，r(n)表示接收信号，n表示第n个离散采样样本。