专利名称：一种双路伪码捕获系统的相关峰检测方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于卫星综合基带设备的直接序列扩频伪码捕获技术，特别是涉及基于本地伪码叠加的一种双路伪码捕获系统的相关峰检测方法。该发明属于卫星综合基带测试技术领域。
背景技术：
卫星综合基带设备是指将卫星测控通信系统中的测距、测速、遥控、遥测、数传等多项功能有机地综合在一起的终端设备，是卫星测距、跟踪和遥控(Telemetry，Tracking and Command, TT&C)任务、卫星发射前准备测试和卫星在轨测试的重要组成部分。综合基带设备采用统一的直接序列扩频测控体制进行数据传输。直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)伪码信号的捕获技术是扩频综合基带设备中频信号处理单元中的关键部分，由于综合基带设备是通用的卫星测试设备，可以针对各种用途的遥控和测距信号进行统一的信号同步操作，因此为了兼顾系统的性能与灵活性，采用基于本地伪码叠加的双路伪码捕获方法。双路伪码捕获克服了有数据调制时数据跳变沿可能带来的相关峰损失，并且相当于对同一段输入数据进行两次相关峰验证；本地伪码叠加解决了测距长码捕获时部分相关运算可能带来的相关峰损失，但同时也在有效相关峰数据段两侧的数据段增加了位置相同的相关峰(称之为有效相关峰旁瓣)，给真实相关信息的检测与本地伪码的复位点计算带来了困难。
发明内容
1、目的本发明的目的是提供一种双路伪码捕获系统的相关峰检测方法，以克服现有技术的不足，它能够配合所述的捕获系统实现遥控信号或测距信号伪码相关峰的准确判断和快速捕获。2、技术方案本发明一种双路伪码捕获系统的相关峰检测方法，该方法具体步骤如下步骤一首先将输入的扩频码数据分为若干个数据段，每个数据段与两路相同长度的本地伪码段进行相关运算。进行相关运算的数据段的长度与本地伪码段相同。其相关
M
运算的公式是^ ΗΣ^^^β -^^]，其中ι[ ·]表示本地数据，χ[ ·]表示输入数据，
w=l
M是数据段长度，c[ ·]是相关计算结果，η是离散时间。主路本地伪码段是以本地伪码复位后输出的码片为起点，第一个伪码段与第二个伪码段的时域叠加；辅路本地伪码段是以本地伪码复位后输出的码片为起点，第二个伪码段与第三个伪码段的时域叠加。相关运算结果中的相关峰，即相关运算结果中绝对值最大的点，若超过捕获门限，则称之为有效相关峰。将主辅两路相关计算得到的相关信息输入移位寄存器组。步骤二 如图1所示，移位寄存器组由上下两个移位寄存器构成，上部移位寄存器包括I^R。、、和R_2共4个寄存器，下部移位寄存器包括R。'、R_/和R_2'共3个寄存器。每当一个输入数据段的相关计算完成，得到新的相关峰时，移位寄存器进行一次移位与解模糊的操作。其中，步骤一所述的相关信息，包括(1)相关峰值在数据段中的位置即本地伪码的复位点；( 相关峰所在的数据段的编号；C3)相关峰的有效性；(4)相关峰被验证过的次数。在输入移位寄存器组之前，相关峰被验证过的次数均为0。其中，步骤二所述的移位寄存器进行一次移位与解模糊的操作，其具体实现过程如下1.寄存器移位与主路相关信息设置。上部移位寄存器的操作包括R_i的数据输入、，Rtl的数据输入R-i，R1的数据输入Rtl,主路相关信息输入R1 ；下部移位寄存器的操作包括R-/的数据输入R-2'，Rc/的数据输入R-/ ；2.辅路相关峰值设置。将辅路相关峰的复位点与R0的复位点比较，若两者相同， 且辅路相关峰和Rtl的相关峰均有效，则将Rtl的验证次数加1 ；否则，将输入相关信息输入 R0'。3.主路峰值预处理。如图2所示分为4个部分进行，(1)比较R_2、R_i和Rtl是否满足相关峰有效且复位点相同，如果满足，则将R_2和Rtl的相关峰设置为无效，且将、的验证次数设置为Rf R_2和Rtl的验证次数之和再加2 ；如果不满足，则O)比较R_2、、和Rc/是否满足相关峰有效且复位点相同；如果满足，则将R_2和Rc/的相关峰设置为无效，且将、 的验证次数设置为HdPRc/的验证次数之和再加2;如果不满足，则(3)比较R_2'、、 和Rc/是否满足相关峰有效且复位点相同，如果满足，则将和Rc/的相关峰设置为无效，且将、的验证次数设置为RfR^和R0'的验证次数之和再加2;如果不满足，则(4) 比较R_2‘、、和Rtl是否满足相关峰有效且复位点相同，如果满足，则将R-2'和R0的相关峰设置为无效，且将、的验证次数设置为RfR^和Rtl的验证次数之和再加2 ；如果不满足，则结束主路峰值预处理。4.辅路峰值预处理。将主路峰值预处理步骤中的替换为，其余操作流程与主路峰值预处理相同。5.主路峰值解模糊。如图3所示，分为2个部分进行，(1)如果R_2和的相关峰均有效且复位点相同，则判断、和、的复位点在数据段中的位置，如果R_2和、的复位点位于数据段的前半部分，则将、的相关峰设置为无效，且将R_2的验证次数设置为R_2、 R-!的验证次数之和再加1，如果R_2和、的复位点位于数据段的后半部分，则将R_2的相关峰设置为无效，且将、的验证次数设置为H2的验证次数之和再加1 ；如果R_2和、不满足相关峰有效且复位点相同，则⑵比较RV和1^是否满足相关峰有效且复位点相同， 如果不满足，则结束主路峰值预处理，如果满足，则判断R-2'和、的复位点在数据段中的位置，如果R_2 ‘和、的复位点位于数据段的前半部分，则将、的相关峰设置为无效，且将 RV的验证次数设置为RY、、的验证次数之和再加1，如果R-2'和、的复位点位于数据段的后半部分，则将RV的相关峰设置为无效，且将、的验证次数设置为RfRV的验证次数之和再加1。6.辅路峰值解模糊。将主路峰值解模糊步骤中的替换为，其余操作流程与主路峰值预处理相同。步骤三相关信息输出。选择将R_2和R_2‘中相关峰值有效的一个相关信息输出；
5如果r_2与R_2‘中的峰值均有效，则将验证次数大的一个相关信息输出，如果两者的验证次数相同，则将R-2中的相关信息输出。如果R-2与R-2 ‘中的峰值均无效，则将R-2中的相关信息输出。步骤四经过以上几个步骤之后，有效相关峰旁瓣被滤除；有效相关峰的相关信息被提取，以用作本地伪码复位位置计算；同时有效相关峰被验证的次数得到统计，为捕获系统判断相关信息的真实与否提供依据。3、优点及效果从以上的描述中可以看出本发明的相关峰检测方法具有以下优点(1)功能独立于伪码捕获系统的其它部分，结构简单。(2)克服了本地伪码叠加带来的有效相关峰模糊的问题，能够准确地从输入的一组相关信息中间找到真实的相关信息。(3)利用本地伪码叠加带来的相关峰有效性模糊，将有效相关峰旁瓣和辅路相关峰作为对有效相关峰的验证并记录验证次数，优先输出验证次数较多的相关信息，因此降低了捕获系统的虚警概率，并为捕获系统判断相关信息的真实与否提供了依据。(4)由于解模糊操作的同时已经对有效相关峰进行了验证，因此捕获系统无需经过多次驻留以验证捕获信息，减少了捕获时间。
图1移位寄存器组结构示意图；图2主路峰值预处理流程图；图3主路解模糊流程图；图4主辅两路输入数据段、本地数据段和相关峰位置示意图；图5 (a)是相关峰位于相关结果的后半部分时输入数据段与本地伪码段位置关系示意图；图5 (b)是相关峰位于相关结果的前半部分时输入数据段与本地伪码段位置关系示意图；图6是本发明流程框图。
具体实施例方式见图6，本发明一种基于本地伪码叠加的双路捕获系统的相关峰检测方法，该方法具体步骤如下步骤一首先将输入的扩频码数据分为若干个数据段，每个数据段与两路相同长度的本地伪码段进行相关运算。进行相关运算的数据段的长度与本地伪码段相同。其相关
M
运算的公式是^ ΗΣ^^^β -^^]，其中ι[ ·]表示本地数据，χ[ ·]表示输入数据，
w=l
M是数据段长度，c[ ·]是相关计算结果，η是离散时间。主路本地伪码段是以本地伪码复位后输出的码片为起点，第一个伪码段与第二个伪码段的时域叠加；辅路本地伪码段是以本地伪码复位后输出的码片为起点，第二个伪码段与第三个伪码段的时域叠加。相关运算结果中的相关峰，即相关运算结果中绝对值最大的点，若超过捕获门限，则称之为有效相关峰。本地伪码段时域叠加的目的是在不对有效相关峰造成衰减的前提下，将相关运算的长度减半。将主辅两路相关计算得到的相关信息输入移位寄存器组。步骤二 如图1所示，移位寄存器组由上下两个移位寄存器构成，上部移位寄存器包括I^R。、、和R_2共4个寄存器，下部移位寄存器包括R。'、R_/和R_2'共3个寄存器。 每当一个输入数据段的相关计算完成，得到新的相关峰时，移位寄存器进行一次移位与解模糊的操作。其中，步骤一所述的相关信息，包括(1)相关峰值在数据段中的位置即本地伪码的复位点；( 相关峰所在的数据段的编号；C3)相关峰的有效性；(4)相关峰被验证过的次数。在输入移位寄存器组之前，相关峰被验证过的次数均为0。其中，步骤二所述的移位寄存器进行一次移位与解模糊的操作，其具体实现过程如下1.寄存器移位与主路相关信息设置。上部移位寄存器的操作包括、的数据输入、，Rtl的数据输入、，R1的数据输入Rtl,主路相关信息输入R1 ；下部移位寄存器的操作包括R-/的数据输入R-2'，Rc/的数据输入R-/ ；2.辅路相关峰值设置。将辅路相关峰的复位点与R0的复位点比较，若两者相同， 且辅路相关峰和Rtl的相关峰均有效，则将Rtl的验证次数加1 ；否则，将输入相关信息输入 R0'。3.主路峰值预处理。如图2所示分为4个部分进行，(1)比较R_2、R_i和Rtl是否满足相关峰有效且复位点相同，如果满足，则将R_2和Rtl的相关峰设置为无效，且将、的验证次数设置为Rf R_2和Rtl的验证次数之和再加2 ；如果不满足，则O)比较R_2、、和Rc/是否满足相关峰有效且复位点相同；如果满足，则将R_2和Rc/的相关峰设置为无效，且将、 的验证次数设置为HdPRc/的验证次数之和再加2;如果不满足，则(3)比较R_2'、、 和Rc/是否满足相关峰有效且复位点相同，如果满足，则将和Rc/的相关峰设置为无效，且将、的验证次数设置为RfR^和R0'的验证次数之和再加2;如果不满足，则(4) 比较R_2‘、、和Rtl是否满足相关峰有效且复位点相同，如果满足，则将R-2'和R0的相关峰设置为无效，且将、的验证次数设置为RfR^和Rtl的验证次数之和再加2 ；如果不满足，则结束主路峰值预处理。4.辅路峰值预处理。将主路峰值预处理步骤中的、替换为L1 ‘，其余操作流程与主路峰值预处理相同。5.主路峰值解模糊。如图3所示，分为2个部分进行，(1)如果R_2和、的相关峰均有效且复位点相同，则判断、和、的复位点在数据段中的位置，如果R_2和、的复位点位于数据段的前半部分，则将、的相关峰设置为无效，且将R_2的验证次数设置为R_2、 R-!的验证次数之和再加1，如果R_2和、的复位点位于数据段的后半部分，则将R_2的相关峰设置为无效，且将、的验证次数设置为H2的验证次数之和再加1 ；如果R_2和、不满足相关峰有效且复位点相同，则⑵比较RV和1^是否满足相关峰有效且复位点相同， 如果不满足，则结束主路峰值预处理，如果满足，则判断R-2'和、的复位点在数据段中的位置，如果R_2 ‘和、的复位点位于数据段的前半部分，则将、的相关峰设置为无效，且将 RV的验证次数设置为RY、、的验证次数之和再加1，如果R-2'和、的复位点位于数据段的后半部分，则将RV的相关峰设置为无效，且将、的验证次数设置为RfRV的验证次数之和再加1。6.辅路峰值解模糊。将主路峰值解模糊步骤中的替换为，其余操作流程与主路峰值预处理相同。步骤三相关信息输出。选择将R_2和R_2 ’中相关峰值有效的一个相关信息输出； 如果r_2与R_2‘中的峰值均有效，则将验证次数大的一个相关信息输出，如果两者的验证次数相同，则将R-2中的相关信息输出。如果R-2与R-2 ‘中的峰值均无效，则将R-2中的相关信息输出。步骤四经过以上几个步骤之后，有效相关峰旁瓣被滤除；有效相关峰的相关信息被提取，以用作本地伪码复位位置计算；同时有效相关峰被验证的次数得到统计，为捕获系统判断相关信息的真实与否提供依据。下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。如图4所示，假设k_l、k、k+l和k+2为连续4个输入数据段，其中第k个输入数据段在主路本地伪码段中有完整的映像，第k+Ι个输入数据段在辅路本地伪码段中有完整的映像，同时第k-Ι和第k+Ι个数据段在主路本地伪码段中有不完整的映像，第k和第k+2个数据段在辅路本地伪码段中有不完整的映像，因此主路的第k个数据段和辅路的第k+Ι个数据段会产生位置相同、数据段信息正确的完整相关峰值，主路的第k-Ι和第k+Ι个数据段和辅路的第k和第k+2个数据段会产生位置相同、数据段信息错误的衰减相关峰值，从而造成了有效相关峰模糊。当信噪比高并且相关峰位置接近数据段中点时，所述的连续4个输入数据段最多可能有6个有效相关峰输入移位寄存器组；当信噪比低或者相关峰位置接近数据段边缘时，所述的连续4个输入数据段最多可能有4个有效相关峰输入移位寄存器组。考虑一路本地伪码的情况，如图5(a)、图5(b)所示，其相关运算的公式是
权利要求
1.一种双路伪码捕获系统的相关峰检测方法，其特征在于该方法具体步骤如下 步骤一首先将输入的扩频码数据分为若干个数据段，每个数据段与两路相同长度的本地伪码段进行相关运算；进行相关运算的数据段的长度与本地伪码段相同，其相关运算M的公式是=
2.根据权利要求1所述的一种双路伪码捕获系统的相关峰检测方法，其特征在于步骤一所述的相关信息，包括(1)相关峰值在数据段中的位置即本地伪码的复位点；(2)相关峰所在的数据段的编号；C3)相关峰的有效性；(4)相关峰被验证过的次数，在输入移位寄存器组之前，相关峰被验证过的次数均为0。
3.根据权利要求1所述的一种双路伪码捕获系统的相关峰检测方法，其特征在于步骤二所述的移位寄存器进行一次移位与解模糊的操作，其具体实现过程如下1)寄存器移位与主路相关信息设置上部移位寄存器的操作包括礼的数据输入R-2， Rci的数据输入RfR1的数据输入礼，主路相关信息输入R1 ；下部移位寄存器的操作包括R-/ 的数据输入R-/，R0，的数据输入R-/ ；2)辅路相关峰值设置；将辅路相关峰的复位点与Rtl的复位点比较，若两者相同，且辅路相关峰和Rtl的相关峰均有效，则将Rtl的验证次数加1 ；否则，将输入相关信息输入R。’ ；3)主路峰值预处理；分为4个部分进行，(a)比较R_2、R_i和Rtl是否满足相关峰有效且复位点相同，如果满足，则将R_2和Rtl的相关峰设置为无效，且将、的验证次数设置为Rf R_2和Rtl的验证次数之和再加2 ；如果不满足，则(b)比较R_2、、和Rc/是否满足相关峰有效且复位点相同；如果满足，则将R_2和Rc/的相关峰设置为无效，且将、的验证次数设置为R_” R_2和R0，的验证次数之和再加2 ；如果不满足，则(c)比较R_2，、和V是否满足相关峰有效且复位点相同，如果满足，则将R-2’和Rc/的相关峰设置为无效，且将、的验证次数设置为R-” R-2，和R0，的验证次数之和再加2 ；如果不满足，则(d)比较R_2，、和R0 是否满足相关峰有效且复位点相同，如果满足，则将、’和Rtl的相关峰设置为无效，且将、的验证次数设置为R+R-/和Rtl的验证次数之和再加2 ；如果不满足，则结束主路峰值预处理；4)辅路峰值预处理；将主路峰值预处理步骤中的、替换为、’，其余操作流程与主路峰值预处理相同；5)主路峰值解模糊；分为2个部分进行，(a)如果R_2和、的相关峰均有效且复位点相同，则判断、和、的复位点在数据段中的位置，如果、和、的复位点位于数据段的前半部分，则将、的相关峰设置为无效，且将R_2的验证次数设置为R_2、R-!的验证次数之和再加1，如果R_2和、的复位点位于数据段的后半部分，则将R_2的相关峰设置为无效，且将 R-!的验证次数设置为H2的验证次数之和再加1 ；如果R_2和、不满足相关峰有效且复位点相同，则(b)比较R_2’和、是否满足相关峰有效且复位点相同，如果不满足，则结束主路峰值预处理，如果满足，则判断R-2’和、的复位点在数据段中的位置，如果R-2’和、的复位点位于数据段的前半部分，则将、的相关峰设置为无效，且将R_2’的验证次数设置为 R—/、、的验证次数之和再加1，如果R-2’和、的复位点位于数据段的后半部分，则将R_2’ 的相关峰设置为无效，且将、的验证次数设置为RfR-/的验证次数之和再加1 ；6)辅路峰值解模糊；将主路峰值解模糊步骤中的、替换为R-/，其余操作流程与主路峰值预处理相同。
全文摘要
一种双路伪码捕获系统的相关峰检测方法，它有四大步骤一、将输入的扩频码数据分为若干个数据段，每个数据段与两路相同长度的本地伪码段进行相关运算；并将主辅两路计算得到的相关信息输入移位寄存器组；二、移位寄存器组由上下两个移位寄存器构成，每当一个输入数据段的相关计算完成，得到新的相关峰时，移位寄存器进行一次移位与解模糊的操作；三、相关信息输出；四、经过以上步骤之后，有效相关峰旁瓣被滤除；有效相关峰的相关信息被提取，以用作本地伪码复位位置计算；同时有效相关峰被验证的次数得到统计，为捕获系统判断相关信息的真实与否提供依据。
文档编号H04B1/7075GK102571136SQ201210020228
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月29日 优先权日2012年1月29日
发明者冯文全, 刘曦, 周淦, 孙泽斌, 王冬, 邢小地 申请人:北京航空航天大学