[發(fā)明專利]一種高動態(tài)擴(kuò)頻信號捕獲裝置及捕獲方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011328588.5
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112649819A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李曉;王竹剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心
• 主分類號: G01S19/30
• 分類號: G01S19/30;G01S19/24;G01S19/37
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;楊青

1.一種高動態(tài)擴(kuò)頻信號捕獲裝置，其特征在于，該裝置包括：FPGA芯片和設(shè)置在FPGA芯片上的頻率搜索控制器、PRN碼發(fā)生器、本地振蕩器產(chǎn)生模塊、第一FFT模塊，第二FFT模塊、第一復(fù)數(shù)乘法器、第二復(fù)數(shù)乘法器、第三復(fù)數(shù)乘法器、IFFT模塊、峰值檢測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和計數(shù)器；

所述頻率搜索控制器，用于實(shí)時產(chǎn)生搜索頻率值并輸出至PRN碼發(fā)生器；

所述PRN碼發(fā)生器，用于根據(jù)搜索頻率值更改本地偽碼的頻率值，并輸出更改頻率值后的本地偽碼并輸出至第一FFT模塊；其中，更改頻率值后的本地偽碼為偽碼序列，其中包括多個偽碼；

所述第一FFT模塊，用于對更改后頻率值后的本地偽碼進(jìn)行FFT變換，將更改后頻率值后的本地偽碼變換到頻域，得到頻域數(shù)據(jù)，并取頻域數(shù)據(jù)的復(fù)共軛，輸出第一輸入數(shù)據(jù)，并輸出至第三復(fù)數(shù)乘法器；

所述本地振蕩器產(chǎn)生模塊，用于產(chǎn)生sin數(shù)據(jù)和cos數(shù)據(jù),將sin數(shù)據(jù)輸出至第一復(fù)數(shù)乘法器；將cos數(shù)據(jù)輸出至第二復(fù)數(shù)乘法器；

所述第一復(fù)數(shù)乘法器，用于將第一輸入偽碼與sin數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)乘運(yùn)算，得到第一輸入偽碼數(shù)據(jù)并輸出至第二FFT模塊；

所述第二復(fù)數(shù)乘法器，用于將第一輸入偽碼與cos數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)乘運(yùn)算，得到第二輸入偽碼數(shù)據(jù)并輸出至第二FFT模塊；

所述第二FFT模塊，用于將第一輸入偽碼數(shù)據(jù)和第二輸入偽碼數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，得到整合后的輸入偽碼數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行FFT操作，得到第二輸入數(shù)據(jù)頻域并輸出至第三復(fù)數(shù)乘法器；

所述第三復(fù)數(shù)乘法器，用于將第一輸入數(shù)據(jù)和第二輸入數(shù)據(jù)頻域進(jìn)行復(fù)乘運(yùn)算，得到第三輸入數(shù)據(jù)并輸出至IFFT模塊；

所述IFFT模塊，用于對第三輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行IFFT變換，得到時域數(shù)據(jù)，對時域數(shù)據(jù)中的每個數(shù)據(jù)進(jìn)行求絕對值處理，得到多個時域數(shù)值，進(jìn)而得到多個模方并輸出至峰值檢測模塊；

所述峰值檢測模塊，用于從多個模方中選取其中的最大值，對該最大值進(jìn)行峰值檢測判決,將判決結(jié)果輸出至數(shù)據(jù)處理模塊；

所述數(shù)據(jù)處理模塊，用于根據(jù)判決結(jié)果，獲取當(dāng)前捕獲的碼相位；并結(jié)合下一次捕獲得到的碼相位，得到捕獲時的碼相位，完成對高動態(tài)擴(kuò)頻信號的捕獲；

所述計數(shù)器，用于統(tǒng)計捕獲過程的次數(shù)；其中，捕獲過程的次數(shù)大于或等于2。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高動態(tài)擴(kuò)頻信號捕獲裝置，其特征在于，所述本地振蕩器產(chǎn)生模塊為載波發(fā)生器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高動態(tài)擴(kuò)頻信號捕獲裝置，其特征在于，所述峰值檢測模塊的具體判決過程為：

如果該最大值大于或等于預(yù)先設(shè)定的門限閾值，則捕獲成功，并將該最大值作為當(dāng)前捕獲的碼相位P₁，并將當(dāng)前捕獲的碼相位P₁發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊；

如果該最大值小于預(yù)先設(shè)定的門限閾值，則捕獲失敗。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高動態(tài)擴(kuò)頻信號捕獲裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊的具體過程為：

根據(jù)當(dāng)前捕獲的碼相位P₁；并結(jié)合下一次捕獲得到的碼相位P₂，計算前后相鄰兩次捕獲得出的碼相位差P₂-P₁，作為捕獲高動態(tài)擴(kuò)頻信號的捕獲時間，得到捕獲時的碼相位P_initial＝P₁-(P₂-P₁)，作為捕獲時的初始相位值，完成對高動態(tài)擴(kuò)頻信號的捕獲。

5.一種高動態(tài)擴(kuò)頻信號捕獲方法，其特征在于，該方法基于上述權(quán)利要求1-5中任一所述的高動態(tài)擴(kuò)頻信號捕獲裝置實(shí)現(xiàn)，該方法包括：

通過第一次捕獲，得到所捕獲的第一捕獲偽碼相位；

通過第二次捕獲，得到所捕獲的第二捕獲偽碼相位；

計算兩次捕獲得出的第一捕獲偽碼相位和第二捕獲偽碼相位的碼相位差；

根據(jù)該碼相位差，得到捕獲時的碼相位，實(shí)現(xiàn)高動態(tài)擴(kuò)頻信號的捕獲。