一种适用于任意调制度的fm、pm信号载波捕获方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测控系统载波捕获技术领域，特别涉及一种适用于任意调制度的FM、 PM信号载波捕获方法。
【背景技术】
[0002] 整星测试中，通常使用Cortex基带处理机完成对卫星遥测信号和测距信号的接收 解调。在实际测试过程，Cortex的稳定性不尽如人意，时常会出现无法正常启动、自校异常 开环等问题，且长时间开机后测量数据不准确，需进行关机冷却，很大程度上影响了测试的 自动化水平，降低测试效率、影响整星测试进度;另一方面，Cortex造价昂贵，不利于地面设 备成本控制。因此，亟需一种"可靠，安全，实用，稳定"的替代方案，以满足跟踪子系统测试 要求。
[0003] 在微波测控系统中，遥测或遥控信号与测距信号叠加后以调相(PM)或调频(FM)的 方式对载波进行调制。为恢复原始信号，接收机需要对接收信号进行载波捕获，传统的FFT 捕获算法收调相或调频的调制指数影响，调制指数较大时，在接收信号频谱内主载波功率 低于副载波功率，此时传统方法通过搜索频谱峰值确定载波频率，会导致载波误捕。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于任意调制度的FM、PM信 号载波捕获方法，该方法通过频谱搬移提高频率分辨率，并对整个捕获范围按频率进行分 区搜索峰值，通过多次捕获统计找出真实信号，可在低信噪比的环境下实现微弱信号的搜 索，适用于任意调制度的FM、PM信号载波捕获。
[0005] 本发明的上述目的通过以下方案实现：
[0006] 一种适用于任意调制度的FM、PM信号载波捕获方法，包括以下步骤：
[0007] (1)、对输入的数字基带数据进行降采样和滤波，得到采样率为Fd的数字基带信 号；
[0008] (2)、将降采样后的数字基带信号输入到M个频谱搬移支路，采用M个本地载波分别 对每个支路中的数字基带信号进行混频，得到M路频谱搬移信号;M为整数；
[0009] (3)、分别对M路频谱搬移信号进行N点FFT变换，并计算所述FFT变换结果中每个频 点的能量，记录MN个频点的能量和频率;N为整数；
[0010] (4)、将步骤(3)得到的丽个频点按照频率降序排列，并将排序后的MN个频点均匀 划分为Z个频率区，每个频率区内包括L个频点；然后在每个频率区内进行频点能量峰值搜 索，保留能量降序排列中的前P个频点，记录所述P个频点的能量和频率值;Z、L和P均为设定 的整数；
[0011] (5)、重新获取N点数字基带数据，重复步骤（1)~(4)，得到另一组频点能量峰值搜 索结果;在进行V次频点能量峰值搜索后，得到V组频点能量峰值搜索结果，其中：在第z个频 率区内，第W欠搜索得到的第p个频点的频率为F' (V，p，z )，且能量为E' (V，p，z )，V = 1、 2.....V，p = l、2.....P，z = l、2.....Z; V为设定的整数；
[0012] (6)、对Z个频率区内的V次谱线峰值搜索结果进行频点验证，判断各频率区内是否 存在信号，如果存在信号则确定信号的频点，作为存在信号的频率区的输出频点；
[0013] (7)、经过步骤(6)的频点验证后，如果有Z个频率区具有输出频点，且第y个具有 输出频点的频率区内具有Sz'个输出频点，则记录所述频率区内Sz'个输出频点的总能量和 每个输出频点的频率，以及每个输出频点在频率矩阵Fz中的行号，其中：将第y个具有输出 频点的频率区内的Sv个输出频点的总能量记为EoU')，将所述频率区内的第m个输出频点 的频率记为f0(111,2/ )，并将所述频点在频率矩阵Fz中的行号记为V〇(m, Z7 )，其中，m=l、 2.....Sz^ ,z7 =U2.....Z'，Z'和Sz'为正整数；
[0014] (8)、采用最小二乘线性回归算法计算每个具有输出频点的频率区的频率估计值， 以及多普勒变化率，作为当前时刻确定的Z7个频点的频率和多普勒变化率，并将每个所述 频率区的总能量作为各所述频点的能量;其中，第Z'个频点的频率为多普勒变 化率为β(ζ')、能量为EoU' )，乂 =1、2.....1'；
[0015] (9)、根据频点能量、多普勒变化率对步骤(8)确定的Z7个频点进行筛选，对筛选后 的频点进行对称性判决，得到载波能量和载波频率；
[0016] (10)、将步骤(9)得到的载波能量与设定的捕获门限进行比较，其中：若载波能量 大于或等于捕获门限，则认为捕获成功，输出载波频率作为捕获频率;若载波能量小于捕获 门限，否则认为捕获失败，重新进行捕获。
[0017] 上述的适用于任意调制度的FM、PM信号载波捕获方法，在步骤(2)中，第j个频谱搬 移支路的本地载波频率设定为
，N为设定FFT变换点数。
[0018] 上述的适用于任意调制度的FM、PM信号载波捕获方法，在步骤(3)中，第j个频谱搬 移支路的第k个频点的能量E (j，k) = I X(j，k) 12，X(j，k)为第j个支路中频谱搬移信号FFT变 换结果中的第k个值;所述频点对应的频率为F( j，k):
[0019]
[0020] 其中：相邻频点间的频差
[0021] 上述的适用于任意调制度的FM、PM信号载波捕获方法，在步骤(6)中，对第z个频率 区进行频点验证，z = 1、2、. . .、Z，具体验证过程如下：
[0022] (6a)、将第z个频率区内V次谱线峰值搜索结果形成频率矩阵Fz:
[0023]
[0024] 其中，ν = ι、2.....V，p = l、2.....P；
[0025] (6b)、将频率矩阵Fz第I行的第p个频点F' (I，p，z)与第2行~第V行的频点分别进 行比较，在每行中选取0~1个频点，然后将选取的频点归为一组，并将组内各频点的能量求 和作为该组的总能量，即：在P = l、2.....P时，分别执行如下操作，选取与频点K (l，p，z)归 为一组的频点：
[0026]在第2行的P个频点F' (2，I，z)~F' (2，P，z)中，查找与F' (I，p，z)的频差小于设定 门限△ fth的频点，在所述查找的频点中选取能量最大的1个频点；
[0027]在第3行的P个频点F' (3，I，z)~F' (3，P，z)中，查找与F' (I，p，z)的频差小于设定 门限△ fth的频点，在所述查找的频点中选取能量最大的1个频点；
[0028]依次类推，在第V行的P个频点F' (V，I，z)~F' (V，P，z)中，查找与F' (I，p，z)的频差 小于设定门限A fth的频点，在所述查找的频点中选取能量最大的1个频点；
[0029] 然后将从第2行~第V行选取的频点和F7 (I，p，z)归为一组，将组内各频点的能量 求和作为该组的总能量；
[0030] (6c)、将频率矩阵Fz第2行的第P个频点F' (2，P，Z)与第3行~第V行的频点分别进 行比较，在每行中选取0~1个频点，然后将选取的频点归为一组，并将组内各频点的能量求 和作为该组的总能量，即：在P = l、2.....P时，分别执行如下操作，选取与频点K (2，p，z)归 为一组的频点：
[0031] 在第3行的P个频点F' (3，I，Z)~F' (3，P，Z)中，查找与F' (2，P，Z)的频差小于设定 门限△ fth的频点，在所述查找的频点中选取能量最大的1个频点；
[0032]在第4行的P个频点F' (4，I，z)~F7 (4，P，z)中，查找与F' (2，p，z)的频差小于设定 门限△ fth的频点，在所述查找的频点中选取能量最大的1个频点；
[0033]依次类推，在第V行的P个频点F' (V，I，z)~F' (V，P，z)中，查找与F' (2，p，z)的频差 小于设定门限A fth的频点，在所述查找的频点中选取能量最大的1个频点；
[0034] 然后将从第3行~第V行选取的频点和F7 (2，p，z)归为一组，将组内各频点的能量 求和作为该组的总能量；
[0035] (6d)、依次类推，将频率矩阵Fz第V-I行的第p个频点F' (V-l，p，z)与第V行的P个频 点K (V，I，z)~K (V，P，z)进行比较，查找与K (V-I，p，z)的频差小于设定门限Δ fth的频点， 在所述查找的频点中选取能量最大的1个频点与F7 (V-I，p，z)归为一组，将组内各频点的能 量求和作为该组的总能量；
[0036] (6e)、在步骤(6b)~（6d)查找到的多组频点中，如果存在Mz组的频点个数大于