一種擴頻數(shù)字接收機信號閃斷快速捕獲方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到擴頻數(shù)字接收機的設(shè)計領(lǐng)域，特指一種擴頻數(shù)字接收機信號閃斷快速捕獲方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當前，在衛(wèi)星測控體制中廣泛使用擴頻技術(shù)。在空間使用的擴頻接收機，不僅可以實現(xiàn)具備較高的靈敏度和抗干擾性能的通信系統(tǒng)，還可以完成高精度的測量定軌等功能。由于電離層抖動、以及飛行器姿態(tài)翻轉(zhuǎn)等因素會引起接收機信號的突然短暫中斷(閃斷)。擴頻接收機在鎖定后，遇到這種信號閃斷的情況，可能導致接收機失鎖，而在信號本身動態(tài)較大的情況下失鎖更容易發(fā)生。
[0003]信號閃斷時，其正常信號的中斷時間可能達到幾毫秒或幾十毫秒，此時接收機跟蹤環(huán)路相關(guān)器輸出結(jié)果必然是錯誤的值，基于錯誤相關(guān)結(jié)果的鑒頻、鑒相誤差會誤導環(huán)路，導致環(huán)路偏離。中斷時間越長，偏離越大，另外如果信號多普勒較大，跟蹤環(huán)路與信號的偏離就更大，在信號恢復正常后，接收機很難繼續(xù)保持對信號的跟蹤從而失鎖，甚至由于載波頻率或碼相位、碼速率已經(jīng)偏離正確值而使接收機進入假鎖工作狀態(tài)。
[0004]接收機因失鎖重捕而增加了熱啟動狀態(tài)下的通信建立時間，在弱信號高靈敏度條件下，接收機捕獲重捕時間往往較長，達到10秒以上，在空間或軍事應(yīng)用中可能錯過重要的通信窗口，無法滿足空間通信的任務(wù)需求。所以，有必要針對這種應(yīng)用背景進行接收機環(huán)路的快速恢復機制的設(shè)計，使接收機滿足此類應(yīng)用需求。目前，業(yè)內(nèi)沒有針對性的解決信號閃斷條件下，接收機快速恢復鎖定或保持持續(xù)鎖定的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種易實現(xiàn)、可靠性好、適用范圍廣的擴頻數(shù)字接收機信號閃斷快速捕獲方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種擴頻數(shù)字接收機信號閃斷快速捕獲方法，其步驟為:
[0008]S1:接收機鎖定狀態(tài)下啟動對跟蹤環(huán)路工作狀態(tài)的實時檢測機制；
[0009]S2:若檢測到環(huán)路正在往偏離信號的方向運行，則使偏離計數(shù)器自加，進入步驟
S3;否則，若信號閃斷標志置位，進入步驟S5 ;信號閃斷標志未置位，則備份跟蹤環(huán)路輸出量，回到步驟S1 ;
[0010]S3:若偏離計數(shù)器值超過預設(shè)門限A，則認為環(huán)路失鎖，接收機將失鎖，結(jié)束；否貝1J，若偏離計數(shù)器值超過預設(shè)門限B，其中B〈A，則判斷為信號中斷，進入步驟S4 ;否則，回到步驟S1 ；
[0011]S4:置位信號閃斷標志，繼續(xù)運行跟蹤，但停止環(huán)路自身的刷新修正過程，回到步驟S1 ；
[0012]S5:環(huán)路工作態(tài)勢趨向于接近信號，即收斂，判斷信號閃斷進程結(jié)束，信號已恢復正常，再次進入了接收機；清除信號閃斷標志，清零偏離計數(shù)器；
[0013]S6:載入環(huán)路未偏離時備份的環(huán)路輸出量，重啟跟蹤過程；
[0014]S7:省去接收機捕獲過程，直接進入跟蹤階段，完成對中斷后信號的快速捕獲。
[0015]作為本發(fā)明的進一步改進:所述步驟S1和S2中，實時檢測機制的方法為:接收機解擴后信號能量的實時積分計算值，與持續(xù)對該值進行低通濾波后的結(jié)果進行對比，若實時計算值大于低通濾波后結(jié)果，則認為環(huán)路正在接近信號。
[0016]作為本發(fā)明的進一步改進:所述步驟S1和S2中，實時檢測機制的方法為:基于超前滯后碼環(huán)的接收機，其解擴后當前路P路實時積分能量值，與超前E路或滯后L路實時積分能量值進行對比，若P路能量值大于E路及L路，則認為環(huán)路正在接近信號。
[0017]作為本發(fā)明的進一步改進:所述步驟S2中，當檢測到環(huán)路沒有偏離信號時，備份此時環(huán)路輸出量，包括信號實時載波頻率、擴頻碼速率。
[0018]作為本發(fā)明的進一步改進:所述步驟S3中，預設(shè)了最大持續(xù)可偏離門限A，環(huán)路持續(xù)偏離次數(shù)超過A后，認為跟蹤將無法恢復對信號的鎖定，接收機失鎖；預設(shè)了最小偏離門限B，認為在信號未中斷情況下，環(huán)路最大可能出現(xiàn)的持續(xù)偏離次數(shù)，偏離次數(shù)小于B，認為信號未中斷。
[0019]作為本發(fā)明的進一步改進:所述門限A，B根據(jù)接收機性能要求和跟蹤環(huán)路技術(shù)參數(shù)來設(shè)置，或者根據(jù)接收機跟蹤環(huán)路實際測試結(jié)果來預設(shè)。
[0020]作為本發(fā)明的進一步改進:所述步驟S4中，在判斷信號中斷后，停止環(huán)路利用其輸出量來自我修正，認為此時的輸出量是錯誤的。
[0021]作為本發(fā)明的進一步改進:所述步驟S5、S6、S7中，當檢測到環(huán)路工作態(tài)勢趨向于接近信號時，載入環(huán)路未偏離時備份的環(huán)路輸出量，重新啟動跟蹤過程，載波環(huán)將以具有大動態(tài)牽入能力的鎖頻環(huán)模式運行，碼環(huán)也以相應(yīng)的濾波帶寬運行，保證信號從跟蹤直接牽入，收緊環(huán)路帶寬完成對信號的穩(wěn)定跟蹤。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0023]1、本發(fā)明的擴頻數(shù)字接收機信號閃斷快速捕獲方法，在復雜或惡劣應(yīng)用環(huán)境下，無線信號可能短暫中斷，接收機如何在信號短暫中斷后，可以不需要信號的重新捕獲而快速恢復接收機正常鎖定狀態(tài)，從而節(jié)省通信建立時間。
[0024]2、在軍用或宇航等復雜或惡劣環(huán)境下，通信信號可能出現(xiàn)閃斷現(xiàn)象。在信號發(fā)生閃斷時，本發(fā)明使得接收機能夠快速完成對信號的重捕和鎖定，從而大為縮短了通信重建時間，增強接收機的魯棒性而提高產(chǎn)品在復雜惡劣場景下的應(yīng)用能力。
[0025]3、本發(fā)明的擴頻數(shù)字接收機信號閃斷快速捕獲方法，可以在信號中斷50ms內(nèi)實現(xiàn)接收機環(huán)路的快速鎖定，相對常規(guī)的大于2s鐘的單通道鎖定時間，降低了由于信號閃斷或者短時異常干擾情況下的通信中斷概率。
[0026]4、本發(fā)明的擴頻數(shù)字接收機信號閃斷快速捕獲方法，實現(xiàn)簡單、可以廣泛適用于各類基于載波環(huán)、碼環(huán)的擴頻接收機。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明的流程示意圖。
[0028]圖2是本發(fā)明具體實例中在某型號星載高靈敏度接收機上的應(yīng)用示意圖。
【具體實施方式】
[0029]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明的擴頻數(shù)字接收機信號閃斷快速捕獲方法，其步驟為:
[0031]S1:接收機鎖定狀態(tài)下啟動對跟蹤環(huán)路工作狀態(tài)的實時檢測機制；
[0032]S2:若檢測到環(huán)路正在往偏離信號的方向運行(環(huán)路發(fā)散)，則使偏離計數(shù)器自加，進入步驟S3。否則，若信號閃斷標志置位，進入步驟S5 ;信號閃斷標志未置位，則備份跟蹤環(huán)路(載波環(huán)，碼環(huán))輸出量(載波頻率值，碼速率值)，回到步驟S1 ;
[0033]S3:若偏離計數(shù)器值超過預設(shè)門限A，則認為環(huán)路失鎖，接收機將失鎖，結(jié)束。否貝1J，若偏離計數(shù)器值超過預設(shè)門限B(B〈A)，則判斷為信號中斷(閃斷)，進入步驟S4。否則，回到步驟S1 ;
[0034]S4:置位信號閃斷標志，繼續(xù)運行跟蹤，但停止環(huán)路自身的刷新修正過程(認為此時環(huán)路輸出量是錯誤的)，回到步驟S1;
[0035]S5:環(huán)路工作態(tài)勢趨向于接近信號(收斂)，可以判斷信號閃斷進程結(jié)束，信號已恢復正常，再次進入了接收機。清除信號閃斷標志，清零偏離計數(shù)器；
[0036]S6:載入環(huán)路未偏離時備份的環(huán)路輸出量(載波頻率值，碼速率值)，重啟跟蹤過程;
[0037]S7:省去接收機捕獲過程，直接進入跟蹤階段，從而完成對中斷后信號的快速捕獲(跟蹤快速鎖定)。
[0038]在上述步驟S1和S2中，使用了環(huán)路工作狀態(tài)的實時檢測機制，該檢測機制能夠辨別環(huán)路正在偏離信號，或是環(huán)路正在正常跟蹤信號。
[0039]環(huán)路收斂后，由于背景噪聲的影響，接收機環(huán)路輸出參量會在信號真實值附近波動，當環(huán)路輸出參量接近于信號真實值時，基于該參量進行積分解擴和解調(diào)，得到的積分能量會大于環(huán)路輸出參量偏離信號真實值時的能量。在有用信號已經(jīng)中斷的情況下，環(huán)路輸出參量必然開始持續(xù)的偏離信號真實值，此時這種偏離將在接收機跟蹤解調(diào)過程中某些實時能量上反映出來。
[0040]在具體應(yīng)用實例中，檢測機制的具體方法可以根據(jù)接收機具體使用跟蹤環(huán)路的不同而異，包括但不限于以下方法:
[0041]1:接收機解擴后信號能量的實時積分計算值，與持續(xù)對該值進行低通濾波后的結(jié)果進行對比，若實時計算值大于低通濾波后結(jié)果，則認為環(huán)路正在接近信號。
[0042]I1:基于超前滯后碼環(huán)(Early Punctual Late Delay-Lock-Loop 以下簡稱EPL-DLL)的接收機，其解擴后當前路P路實時積分能量值，與超前E路或滯后L路實時積分能量值進行對比，若P路能量值大于E路及L路，則認為環(huán)路正在接近信號。
[0043]在上述步驟S2中，當檢測到環(huán)路沒有偏離信號時，應(yīng)備份此時環(huán)路輸出量，包括信號實時載波頻率、擴頻碼速率。
[0044]在上述步驟S3中，預設(shè)了最大持續(xù)可偏離門限A，環(huán)路持續(xù)偏離次數(shù)超過A后，認為跟蹤將無法恢復對信號的鎖定，接收機失鎖；預設(shè)了最小偏離門限B，認為在信號未中斷情況下，環(huán)路最大可能出現(xiàn)的持續(xù)偏離次數(shù)，偏離次數(shù)小于B，認為信號未中斷。其中，門限A，B可根據(jù)接收機性能要求和跟蹤環(huán)路技術(shù)參數(shù)來設(shè)置，也可根據(jù)接收機跟蹤環(huán)路實際測試結(jié)果來預設(shè)。
[0045]在上述