[发明专利]一种基于智能多普勒搜索的直扩信号捕获方法

说明书

本发明提供了一种基于智能多普勒搜索的直扩信号捕获方法，根据真实多普勒邻近区域和非邻近区域积累能量的变化特点，采用两种不同控制规则的模糊控制器进行多普勒频率步进的自适应调节，在非邻近区域采用大搜索步进，有效降低了多普勒搜索规模，在邻近区域采用小搜索步进，有效提高了多普勒捕获精度；同时，本发明在设计模糊控制器参数时考虑了非邻近区域和邻近区域可能产生的误捕，有效降低了信号捕获的误捕概率，即使在复杂条件下，也能够更好的兼顾直扩信号捕获的搜索规模和捕获精度。

技术领域

本发明属于航天测控通信领域，尤其涉及一种基于智能多普勒搜索的直扩信号捕获方法。

背景技术

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多普勒频率和伪码相位值，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、镇定和正常跟踪接收信号至关重要。航天测控信号在传输过程中，受环境和传输路径的影响导致信号强弱变化较大，以及干扰等非理想因素导致的等效噪声功率变化大，这些不利因素都会严重影响信号捕获性能。首先，当多普勒动态变化较大时，多普勒频率的变化范围会随之变大，在信号捕获是需要增大多普勒频率搜索范围来保证较高的捕获概率，这势必会造成搜索规模的大幅增加，从而延长捕获时间。其次，当信号功率变化较大时，信号捕获易在功率变化异常点发生误捕，从而使接收机跟踪环路在错误的参数下进行初始化，而导致环路无法正常锁定。另外，在进行多普勒搜索时，如果真实多普勒落在频率搜索间隔的中间位置时，会使多普勒捕获误差较大，从而增加跟踪环路的锁定时间甚至难以锁定。为提高直扩信号捕获性能，国内外学者开展了大量研究。其中，捕获搜索策略作为决定信号捕获性能优劣的重要因素，不仅影响着信号捕获时间，还影响着多普勒捕获误差和误捕概率。因此，通过优化捕获搜索策略来提高信号捕获性能的方法具有重要的研究意义。

从搜索方式的角度对常规捕获搜索策略进行分类，可以分为串行搜索、并行搜索和混合搜索三种方式。串行搜索方式首先确定频率和码相位的搜索范围，然后按照一定的顺序对该范围内的各个频点和码相位逐一进行搜索，获得检测变量。串行搜索虽然实现简单，但是由于它每次只搜索一个网格单元，所以搜索速度较慢。并行搜索是指频率维和码相位维同时并行搜索以获得检测变量，该搜索方式的优点是捕获速度较快，但是对硬件资源要求较高。混合搜索包括频率并行-码相位串行搜索和频率串行-码相位并行搜索两种方式。频率并行-码相位串行搜索方式遍历潜在码相位延迟，并在每一个码相位进行一次FFT变换完成多普勒频率搜索，一定程度上可以减少计算量，加快搜索速度。但是受FFT频率分辨率的影响，在远离正确多普勒的频点上检测量衰减严重，导致信号捕获灵敏度变差。另外，频率并行算法需要在每一个码相位上进行一次FFT变换，对于较长伪码的情况搜索速度较慢。频率串行-码相位并行搜索通过线性搜索的方式遍历潜在多普勒频点，并在每个频点上通过一次FFT变换完成码相位搜索。该策略能够平衡捕获算法的资源消耗和搜索速度之间的关系，是直扩信号捕获系统中应用比较广泛的搜索方式。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，如为提高捕获精度的多轮搜索策略以及为降低搜索规模的局部搜索策略。然而现有搜索策略在复杂条件下，难以兼顾搜索规模和捕获精度，有必要开展进一步研究。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于智能多普勒搜索的直扩信号捕获方法，有效提高了多普勒的捕获精度。

一种基于智能多普勒搜索的直扩信号捕获方法，包括以下步骤：

S1：将多普勒频率搜索范围设定为[-f_max,f_max]，采用非相干积累方法，获取接收的直扩信号r(t)在两个设定频点处的能量积累结果，并分别将两个能量积累结果作为第一检测变量与第二检测变量其中，f_i的初始频点为-f_max，f_i+1的初始频点为-f_max+1/2T_coh，f_max为设定值，T_coh为相干积分时间，N为对直扩信号r(t)的伪码进行FFT的点数，与分别为各点处的能量值；