本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，更為具體的，涉及一種擴頻通信多目標捕獲轉(zhuǎn)跟蹤快速通道匹配方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、擴頻通信以其抗干擾和抗截獲能力強、頻譜利用率高、碼分多址通信、測距測速精度高等諸多優(yōu)點，已經(jīng)在無線通信、衛(wèi)星導(dǎo)航、航空航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在擴頻通信系統(tǒng)的工程應(yīng)用中，由于收發(fā)時刻不確定、信道傳輸延遲、復(fù)雜干擾等因素，本地偽碼序列和接收信號之間偽碼相位差處于隨機不確定狀態(tài)，同時由于收發(fā)之間多普勒效應(yīng)及設(shè)備時鐘不穩(wěn)定性的影響，本地載波和接收信號之間載波頻率存在較大的頻率偏移，為了實現(xiàn)擴頻通信系統(tǒng)的相干解調(diào)，接收終端必須進行偽碼相位/載波頻率的高精度實時同步，偽碼捕獲(粗同步)和碼載跟蹤(精同步)作為接收終端基帶處理的重要環(huán)節(jié)，如何精確、快速、高效地實現(xiàn)偽碼捕獲環(huán)節(jié)向碼載跟蹤環(huán)節(jié)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移、目標確認和牽入同步，成為擴頻通信系統(tǒng)接收終端基帶處理的關(guān)鍵核心技術(shù)。

2、偽碼捕獲對接收信號偽碼相位/載波頻率進行二維時頻搜索得到粗略的碼載參數(shù)，碼載跟蹤根據(jù)捕獲得到粗略的碼載參數(shù)采用碼環(huán)和載波環(huán)相結(jié)合的跟蹤環(huán)路，以閉環(huán)反饋形式周期性連續(xù)運行，實現(xiàn)接收信號偽碼相位/載波頻率的長時間穩(wěn)定同步。在傳統(tǒng)擴頻通信系統(tǒng)中，采用碼分多址(不同目標配置不同偽碼序列)進行多目標通信，接收終端捕獲到某個目標信號后，直接進入相對應(yīng)的接收通道進行碼載跟蹤，但由于偽碼序列數(shù)量有限，大規(guī)模目標的擴頻通信系統(tǒng)常采用同一偽碼序列進行擴頻調(diào)制，接收終端偽碼捕獲將在某時刻檢測到一個或多個目標，但無法通過碼分多址進行有效的目標辨識，必須對多個目標的偽碼捕獲信息與碼載跟蹤參數(shù)進行接收通道匹配，否則，接收通道捕獲/跟蹤參數(shù)混亂將直接導(dǎo)致接收終端工作失效。

3、傳統(tǒng)接收終端沒有對偽碼捕獲轉(zhuǎn)碼載跟蹤進行通道匹配，偽碼捕獲后直接進入相對應(yīng)的接收通道進行碼載跟蹤，長時間同步鎖定后進行位同步、幀同步、譯碼等處理，解析出當前接收通道的數(shù)據(jù)位流信息，再根據(jù)當前接收通道相對應(yīng)目標的編號、位置、速度等信息進行目標辨識，因此，傳統(tǒng)方法接收通道數(shù)量眾多且大規(guī)模長時間被重復(fù)占用，導(dǎo)致接收終端資源復(fù)雜度高、通道使用效率低、通道處理時效性差等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種擴頻通信多目標捕獲轉(zhuǎn)跟蹤快速通道匹配方法、裝置及系統(tǒng)，具有通道處理時效性好、碼載匹配精度高和應(yīng)用普適范圍廣的優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)同頻同碼擴頻信號多目標偽碼捕獲轉(zhuǎn)碼載跟蹤的快速通道匹配處理。

2、本發(fā)明的目的是通過以下方案實現(xiàn)的：

3、一種擴頻通信多目標捕獲轉(zhuǎn)跟蹤快速通道匹配方法，包括以下步驟：

4、s1：獲取捕獲和跟蹤參數(shù)，初始化通道匹配參數(shù)；

5、s2：基于碼載一致準則從捕獲/跟蹤參數(shù)辨識同一目標進行通道匹配；

6、s3：基于先跟蹤后捕獲準則對不同目標的捕獲/跟蹤參數(shù)進行通道分配；

7、s4：對通道匹配參數(shù)中偽碼相位進行解算修正。

8、進一步地，在步驟s1中，所述獲取捕獲/跟蹤參數(shù)，具體包括如下子步驟：

9、獲取時刻t1偽碼捕獲設(shè)備輸出的m個捕獲參數(shù)；所述m個捕獲參數(shù)具體包括：捕獲狀態(tài)sa,m、偽碼相位τa,m和載波多普勒頻移fa,m；其中，m為捕獲參數(shù)指數(shù)，滿足m∈(1,2,…,m)；

10、以及，獲取時刻t1碼載跟蹤設(shè)備輸出的n個跟蹤參數(shù)；所述n個跟蹤參數(shù)具體包括：跟蹤狀態(tài)st,n、偽碼相位τt,n和載波多普勒頻移ft,n；其中，n為跟蹤參數(shù)指數(shù)，滿足n∈(1,2,…,n)。

11、進一步地，所述捕獲狀態(tài)sa,m為有效或無效；所述跟蹤狀態(tài)st,n為空閑或收斂。

12、進一步地，在步驟s1中，所述初始化通道匹配參數(shù)，具體包括如下子步驟：

13、初始化n個匹配參數(shù)，所述n個匹配參數(shù)具體包括：匹配狀態(tài)sp,n為空閑、偽碼相位τp,n為0、偽碼相位修正量δτp,n為0、載波多普勒頻移fp,n為0，匹配計數(shù)器np、mp初始化為1，且滿足np∈(1,2,…,n)、mp∈(1,2,…,m)。

14、進一步地，在步驟s2中，所述基于碼載一致準則從捕獲/跟蹤參數(shù)辨識同一目標進行通道匹配，具體包括如下子步驟：

15、s2.1：當?shù)趎p個跟蹤狀態(tài)為空閑時，若np≥n時np＝1，則進入步驟s3，否則np＝np+1，重復(fù)s2.1；當?shù)趎p個跟蹤狀態(tài)為收斂時，匹配計數(shù)器mp＝1，進入步驟s2.2；

16、s2.2：當?shù)趍p個捕獲狀態(tài)為無效時，若mp≥m時mp＝1，返回步驟s2.1，否則mp＝mp+1，重復(fù)步驟s2.2；當?shù)趍p個捕獲狀態(tài)為有效時，進入步驟s2.3；

17、s2.3：將第np個跟蹤參數(shù)與第mp個捕獲參數(shù)進行碼載一致判決；

18、s2.4：第np個匹配狀態(tài)為第np個跟蹤狀態(tài)且np＝np+1，返回步驟s2.1。

19、進一步地，在步驟s2.3中，所述將第np個跟蹤參數(shù)與第mp個捕獲參數(shù)進行碼載一致判決，具體包括如下子步驟：

20、當二者碼載信息一致時，即且其中，τthr為偽碼相位判決門限，fthr為載波多普勒頻移判決門限，第np個匹配狀態(tài)為切換、偽碼相位為載波多普勒頻移為同時將第mp個捕獲狀態(tài)轉(zhuǎn)換為無效，np＝np+1，返回步驟s2.1；

21、當碼載非一致時，即或若mp≥m時mp＝1，進入步驟s2.4，否則mp＝mp+1，進入返回步驟s2.2。

22、進一步地，在步驟s3中，所述基于先跟蹤后捕獲準則對不同目標的捕獲/跟蹤參數(shù)進行通道分配，具體包括如下子步驟：

23、s3.1：當?shù)趎p個匹配狀態(tài)為切換或收斂時，若np≥n時np＝1，進入步驟s4，否則np＝np+1，重復(fù)步驟s3.1；當?shù)趎p個匹配狀態(tài)為空閑時，匹配計數(shù)器mp＝1，進入步驟s3.2；

24、s3.2：當?shù)趍p個捕獲狀態(tài)為無效時，若mp≥m時np＝1，返回步驟s3.1，否則mp＝mp+1，重復(fù)步驟s3.2；當?shù)趍p個捕獲狀態(tài)為有效時，進入步驟s3.3；

25、s3.3：第np個匹配狀態(tài)為切換、偽碼相位為載波多普勒頻移為同時將第mp個捕獲狀態(tài)轉(zhuǎn)換為無效，np＝np+1，返回步驟s3.1。

26、進一步地，在步驟s4中，所述對通道匹配參數(shù)中偽碼相位進行解算修正，具體包括如下子步驟：

27、獲取當前時刻t2，得到通道匹配處理時間tp＝t2-t1，結(jié)合第n個匹配通道的載波多普勒頻移fp,n，采用公式τp,n＝(1+fp,n/rrf)×rc×tp，解算得到第n個匹配通道的偽碼相位修正量τp,n，其中，rrf為射頻頻率，rc為擴頻偽碼速率。

28、一種擴頻通信多目標捕獲轉(zhuǎn)跟蹤快速通道匹配裝置，包括處理器和存儲器，所述存儲器中存儲有計算機程序，當所述計算機程序被所述處理器加載時執(zhí)行如上任一項所述的方法。

29、一種擴頻通信多目標捕獲轉(zhuǎn)跟蹤快速通道匹配系統(tǒng)，包括如上所述的擴頻通信多目標捕獲轉(zhuǎn)跟蹤快速通道匹配裝置。

30、本發(fā)明的有益效果包括：

31、(1)捕獲跟蹤動態(tài)解耦。本發(fā)明基于步驟s2：基于碼載一致準則從捕獲/跟蹤參數(shù)辨識同一目標進行通道匹配，步驟s3：基于先跟蹤后捕獲準則對不同目標的捕獲和跟蹤參數(shù)進行通道分配，使能實現(xiàn)多目標檢測捕獲與多通道碼載跟蹤之間并發(fā)通道的動態(tài)解耦合處理，相對于傳統(tǒng)方法，本發(fā)明具備大容量并發(fā)用戶的低復(fù)雜度快速接收處理能力。

32、(2)碼載匹配精度高。本發(fā)明步驟s4：對通道匹配參數(shù)中偽碼相位進行解算修正，即實時計算通道匹配處理時間，結(jié)合匹配通道內(nèi)的載波多普勒頻移對匹配通道內(nèi)的偽碼相位進行解算校正，消除了多普勒效應(yīng)形成的碼率偏移在通道匹配處理時導(dǎo)致的偽碼相位滑動，同時微秒級通道匹配時間降低了頻率動態(tài)變化造成的載波頻率誤差，相比于傳統(tǒng)方法，本發(fā)明具有更高的偽碼相位/載波頻率匹配精度。

33、(3)通道處理時效好。本發(fā)明設(shè)計的擴頻通信多目標捕獲轉(zhuǎn)跟蹤快速通道匹配裝置，其程序代碼存儲在信號處理平臺的存儲器中，軟件加載時直接執(zhí)行，即可基于fpga、gpu等開發(fā)平臺進行全數(shù)字化實現(xiàn)，也可采用dsp、arm等處理芯片進行語言編程實現(xiàn)，數(shù)百mhz級高頻處理使得數(shù)十甚至數(shù)百個并發(fā)用戶的通道匹配僅需數(shù)微秒，相比于傳統(tǒng)方法，本發(fā)明具有更好的通道處理時效性。