[发明专利]单通道单脉冲系统的扩频角跟踪信号捕获方法

说明书

技术领域

本发明属于无线电跟踪测量领域，特别涉及一种扩频角跟踪信号的捕获方法，适用于卫星接收站、车载定向跟踪天线、无人机跟踪遥测等单通道单脉冲体制扩频角跟踪信号自跟踪系统。

背景技术

扩频信号的特点是发送信息所占的带宽远大于信息本身的带宽，在发射端用扩频码对发射信息进行二次调制，扩展了信号的频谱，在接收端用相同的扩频码进行解扩以恢复所传信息。扩频信号可以在低信噪比环境下工作，信号淹没在噪声中，因此具有很高的隐蔽性、抗多径和抗截获的能力，在卫星通信和飞行器测控系统中将得到广泛应用。

传统的扩频信号的捕获方法主要是串行捕获，其主要是通过不断地调整本地码的码相位和本地载波频率来实现信号的捕获，即在设定的范围内任意选定一个载波频率，在这个频率下将本地扩频码序列和输入的信号相乘并进行一个扩频码周期或者更长时间的累加，如果得到的结果比预先设定的门限值大，则判断信号捕获成功，如果得到的结果比预先设定的门限值小，则移动1/2或1码片，改变码相位重复上述过程。当所有可能的码相位都搜索完毕仍然没有捕获到信号，则改变载波频率重复上述过程。如果所有码相位和载波频率全部搜索完毕仍然没有捕获到信号，则本周期捕获信号失败，由于该方法需要搜索全部的扩频码相位和整个多普勒频移范围，而且每次都要计算输入信号与本地扩频码的相关值，所以搜索时间太长。

针对传统扩频信号的捕获方法的不足，赵呈哲和何源洁在论文无人飞行器扩频角跟踪技术研究与应用(无线电工程，2013,43(1)：39-41)中提出来在伪码的搜索捕获阶段，采用8路伪码相位并行搜索的方式，为了在低信噪比下能够准确地完成解扩，还进行了多倍扩频码周期的非相干累加，该方法是通过增加硬件相关器的方式来提升性能，相比传统的串行搜索，其所需解扩时间仅减少为原来的1/8，而且相关模块的硬件资源消耗却增加了8倍。

上述两种捕获方法由于对接收到的扩频信号在进行时域处理时，均要进行相关运算，而在时域内的相关运算需要大量的逻辑运算才能完成，造成捕获的时延较大，不能完成角跟踪信号的实时处理。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种单通道单脉冲体制的扩频角跟踪信号捕获方法，以提高捕获速度，减小捕获时延，满足实时性角跟踪的要求。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种单通道单脉冲系统的扩频角跟踪信号捕获方法，所述单通道单脉冲系统包括单通道合成部分、扩频角跟踪信号捕获部分和信号解算部分，其中：

单通道合成部分，用于在射频将从馈源天线得到的和信号、方位差信号和俯仰差信号合成为一路带有多普勒频偏的扩频信号并输出；

扩频角跟踪信号捕获部分，用于对中频单通道单脉冲信号进行搜索，采用并行码相位捕获方法对信号进行捕获；

信号解算部分，用于对捕获的信号进行解扩，并根据解扩后的信号得到方位误差电压和俯仰误差电压，输出至伺服系统控制天线转动，实现跟踪天线的闭环控制；

其特征在于，扩频角跟踪信号捕获的步骤包括如下：

(1)将系统给定的中频频率作为本地载波频率；

(2)将带有多普勒频偏的中频单通道单脉冲信号分别与本地余弦载波和本地正弦载波混频，得到两路正交信号，分别用i和q表示，将这两路正交信号进行合成，得到一路信号：x(n)＝i+j×q，再将该一路信号x(n)进行傅里叶变换，变换后的序列记为X(k)；

(3)对本地扩频码y(n)进行傅里叶变换，傅里叶变换的结果为Y(k)，对Y(k)取共轭，共轭后得到的序列记为

(4)将步骤(2)中的X(k)与步骤(3)中的相乘，得到乘积：对Z(k)进行傅里叶逆变换得到变换后的序列z(n)，z(n)的模值即为接收信号与本地扩频码的相关值；

(5)改变本地载波频率，重复步骤(2)-(4)，直到遍历多普勒频偏范围，得出所有不同频率的本地载波所对应的接收信号与本地扩频码的相关值；

(6)找出所有相关值中的最大值M，如果该最大值M大于系统给定的门限值T，则捕获成功，执行步骤(7)；如果该最大值M小于系统给定的门限值T,则本周期捕获失败，返回步骤(1)，重新进行捕获；

(7)将最大值M所对应的本地载波频率作为接收信号载波的估计值，将最大值M所对应的位置作为码相位偏移的估计值。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1.本发明由于极大地保留了现有单通道单脉冲测控、跟踪系统的设备，因而其单通道合成部分和现有的技术能完全兼容；