[發明專利]一種甚高頻數據交換系統衛星接收機地面端信號檢測方法

有效

• 申請號: 202110430092.7
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113141221B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 周昊蘇;曾媛;陸文斌;葉曦;呂振彬
• 申請（專利權）人: 上海航天測控通信研究所
• 主分類號: H04B17/20
• 分類號: H04B17/20;H04W24/08;H04B7/185
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 黃超宇;胡晶

本發明公開了一種甚高頻數據交換系統衛星接收機地面端信號檢測方法，包括信號截斷、預處理器、頻偏估計與補償、匹配濾波器、檢測特征量以及判決等。本發明基于同步字序列與巴克序列的相關雙峰特性，提出了一種恒虛警率檢測方法，有效解決了本地信號與接收信號之間的時延差異對檢測方法的影響，有利于進行甚高頻數據交換系統非協作通信信號偵察。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種甚高頻數據交換系統衛星接收機地面端信號檢測方法。

背景技術

甚高頻數據交換系統(VDES)不能滿足海事監管部門對遠洋船舶全方位、實時監管的需求。因此，本發明主要研究VDES系統地面端非協作通信信號的衛星接收技術，尤其是地面端ASM/VDE信號的檢測技術。然而，衛星接收面臨長距離傳輸、大多普勒頻偏、低信噪比、消息碰撞等問題。例如：600km高度的衛星接收地面端信號，信號的傳輸時延在2ms到9.43ms之間，多普勒頻偏在[-4kHz，4kHz]，此外，衛星將會同時接收到來自不同自組織時分多址小區發送的地面端信號，這些現象都會影響信號檢測性能。

許多學者就信號檢測問題做了大量研究，主要分為能量檢測法、最大似然檢測法以及相關檢測法。能量檢測法是一種無數據輔助的信號檢測方法，擁有非常好的檢測性能，但是，無法區分與識別接收到的信號是否是地面端信號。最大似然檢測法是一種數據輔助的信號檢測方法，基于概率分布函數實現信號檢測，擁有比較好的檢測性能，然而，復雜度非常高，不利于工程實現。相關檢測法是另一種數據輔助的信號檢測方法。只要檢測特征量超過設定的閾值，就可以認為檢測到地面端信號。考慮到閾值設定、接收信號幅度抖動等問題，地面端信號檢測需要引入了恒虛警率(CFAR)檢測概念。

發明內容

為了克服現有技術中的不足，本發明提供一種甚高頻數據交換系統衛星接收機地面端信號檢測方法，具有恒虛警檢測的技術特點，有利于進行甚高頻數據交換系統非協作通信信號偵察。

為了達到上述發明目的，解決其技術問題所采用的技術方案如下：

一種甚高頻數據交換系統衛星接收機地面端信號檢測方法，包括以下步驟：

步驟S1：信號截斷：針對地面端信號幀頭結構特性確定信號截取長度27T_b，將前26T_b信號送入第一預處理器并將后26T_b信號送入第二預處理器；

步驟S2：預處理器：依據地面端同步字中雙巴克碼序列的調制信號特性設計本地補償信號，并與26T_b截斷信號按位相乘；

步驟S3：頻偏估計與補償：利用頻偏估計方法估計預處理器輸出的信號頻偏，并予以補償；

步驟S4：匹配濾波器：根據巴克碼序列生成匹配濾波器系數，對頻偏估計與補償的輸出進行濾波；

步驟S5：檢測特征量：根據濾波器輸出波形，獲取最大峰值與次大峰值的平均功率、最大峰值與次大峰值之間的平均功率、最大峰值與次大峰值之間的間距，計算檢測特征量；

步驟S6：判決：根據預期的虛警概率設計閾值，當檢測特征量大于閾值時，判定有地面端信號存在，否則，判定無地面端信號。

進一步的，所述步驟S1中：

按照π/4QPSK調制方式以及后續本地補償信號的特點，間隔2T_b進行一次截取，長度為27T_b；

截取信號是經過模數變換、過采樣后的離散化序列。

進一步的，所述步驟S2中：

將截取信號由π/4QPSK調制方式轉為QPSK調制方式，因而，由exp{jπ/4}與1交替產生的長度為26符號的序列經過平方根升余弦滾降濾波器成形后得到本地補償信號；