CN104833988A - 大多普勒动态下高数据速率直扩信号的捕获系统及方法 - Google Patents

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    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system

Abstract

大多普勒动态下高数据速率的直扩信号捕获系统及方法，采用基于符号跳变沿检测的粗捕获以及精度可控的多普勒频谱分析。基于符号跳变沿检测的粗捕获可以获取直扩信号的数据符号跳变沿位置、伪码相位以及初步多普勒频偏估计；频谱分析对粗捕获结果进行验证，并得到最终多普勒频偏估值，精度为几十赫兹以下，能够显著降低跟踪环路的要求。该方法可以满足低信噪比、大多普勒动态下的高数据速率直扩信号的快速捕获。

Description

大多普勒动态下高数据速率直扩信号的捕获系统及方法
技术领域
本发明涉及一种大多普勒动态下高数据速率直扩信号的快速捕获系统及方法，属于测控技术领域。
背景技术
目前卫星测控领域主要采用直接序列扩频测控体制，星上终端接收地面控制中心发送的扩频上行遥控信号完成遥控指令接收。遥控信号(直扩信号)采用PCM-CDMA-BPSK直接序列扩频体制。由于高中低轨卫星的运动特性，星上终端接收到的遥控信号具有低信噪比、大多普勒动态(±50KHz以上)等特点，直接导致处理增益损失，常规扩频捕获技术难以完成对遥控信号捕获。为了确保终端能够在无辅助措施下，完成对遥控信号捕获，进而对解调出的遥控指令做出快速响应。一般情况下，在遥控信号格式设计时，采用高速率伪码(例如，1.023MHz、10.23MHz等)对低速率数据(例如，50bps、1000bps、2000bps、4000bps等)进行直接扩频，伪码与数据信息相干。此时信号的扩频增益很高，一个数据符号内存在多个、几十个周期的伪码信号。通过获取高的扩频增益以抵消低信噪比、大多普勒动态等条件导致增益损失的问题。在无辅助措施下，现有技术采用增加相干积分时间以及多普勒频偏补偿等手段能够完成低信噪比、大多普勒动态下低数据速率直扩信号的捕获。
然而，当一类直扩信号中调制的数据速率较高且可变时，其伪码与数据速率之比较低，扩频增益相应较低。此时信号中的一个伪码周期内存在多个、几十个、甚至上百个数据符号跳变，严重限制了相干积分长度的增加以及多普勒频偏的有效补偿。如不采用辅助措施，现有技术无法完成低信噪比、大多普勒动态下的该类高数据速率直扩信号捕获。
针对上述问题，提出了一种大多普勒动态下高数据速率直扩信号的快速捕获方法，通过测控终端原理样机的地面功能性能测试，充分验证了该方法的有效性和可行性。
(1)查询文献，查阅了万方数据库、国防科技信息资源服务系统，国家科技图书文献中心等相关系统，在数据库中搜索“大多普勒动态、高数据速率，扩频捕获”没有公开资料；在数据库中搜索“可变数据速率，扩频捕获”查到一篇公开资料。
文献a)“可变速率的多进制正交扩频系统研究与实现”，该文章对可变速率多进制正交扩频技术进行研究，与本专利的大多普勒动态、高数据速率的直扩信号捕获中涉及到的扩频调制方式、应用场合不同，没有可比性。
数据库中搜索“高数据速率，扩频捕获”查到一篇公开资料。
文献b)“一种高数据率DS/FH扩频系统的设计”，该文章对高信噪比下DS/FH扩频系统高数据速率传输进行了简单描述，参考价值不大，并且与本专利的扩频调制方式、应用场合不同。
数据库中搜索“高动态，扩频捕获”查到很多公开资料，但均与本文算法、应用场景不同。例如文献c)“高动态下长周期扩频信号快速捕获技术的研究”，该文章对大多普勒动态下，伪码较长的直扩信号快速捕获技术进行了研究。长码扩频时，扩频增益很高，与本文涉及到的直扩信号特点不一样，没有可比性。文献d)“高动态下直扩信号捕获方面的研究”，该文章对大多普勒动态下，直扩信号快速捕获技术进行了研究，没有涉及到高数据速率，应用场景比较简单。
因此，在目前所能查到的相关文献资料中，没有关于低信噪比、大多普勒动态下的高数据速率(可变)直扩信号的捕获方法的详细研究。数据库中搜索“高动态，扩频捕获”查到很多公开资料，大部分是在低信噪比、大多普勒动态下的直扩信号快速捕获的研究。大部分涉及的是传统的PMF-FFT算法、PCS算法、DBZP算法，以及在上述算法基础上发展而来的超高灵敏度、抗符号跳变、抗干扰、计算量优化等改进算法。这些算法适用于在无辅助措施，低信噪比、大多普勒动态下的低数据速率(50bps、1000bps、2000bps、4000bps等)直扩信号的快速捕获。进一步，该类直扩信号的伪码速率较高，扩频增益较大，主要应用在导航、测控领域。
例如，文献e)“A Fast Acquisition Technique for a Direct SequenceSpread Spectrum Signal in the Presence of a Large Doppler Shift”介绍了PMF-FFT算法能够实现低信噪比，大多普勒动态的直扩信号快速捕获。但PMF-FFT算法对数据符号跳变沿比较敏感，当数据速率较高时，算法失效。
文献f)“GPS Satellite Signal Acquisition and Tracking”介绍了FFT-IFFT算法，该算法捕获速度最快，实现伪码全相位并行搜索。但由于FFT输入数据长度至少为一个伪码周期，同样不适用于高数据速率直扩信号的捕获。
文献g)“基于DBZP方法的微弱GPS信号快速捕获”，介绍了DBZP方法，在微弱信号环境下完成对C/A码捕获，并针对连续积分跨越多个导航电文数据位的情况给出解决方案。该方法能完成对低信噪比下的高数据速率直扩信号以及长码直扩信号的无辅助快速捕获，但不适用于大多普勒动态，算法复杂度高，不利于实现。
(2)查询专利，在专利数据库中搜索“大多普勒动态、高数据速率，扩频捕获”等关键词，未查到相关公开资料。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术不足，提出一种大多普勒动态下高数据速率直扩信号的快速捕获系统及方法，用于在卫星测控终端上实现无辅助措施情况下对上行信号的捕获。
本发明采用的技术方案是：
大多普勒动态下高数据速率直扩信号的捕获系统，包括：下变频模块、本地时钟管理单元、数据缓存模块、符号沿检测与粗捕模块、读写控制模块、NCO模块、捕获控制模块、频谱分析模块、伪码跟踪环和载波跟踪环；
外部输入直扩信号通过下变频模块进行下变频以及降采样之后送入数据缓存模块，数据缓存模块对数据进行移位缓存后送入符号沿检测与粗捕模块；捕获控制模块发送控制指令给本地时钟管理单元，令本地时钟管理单元产生伪码时钟、伪码周期脉冲和数据时钟脉冲；伪码时钟送入NCO模块，驱动NCO模块生成本地的伪码信号并送入符号沿检测与粗捕模块；符号沿检测与粗捕模块根据接收到的本地伪码信号、数据时钟脉冲和伪码周期脉冲，对数据缓存模块输出的移位缓存后的数据进行信号处理，即完成对直扩信号的符号沿检测、伪码相位检测以及初步多普勒频偏估计，得到与本地伪码信号相位对齐的一路延迟数据、多普勒频偏估值以及直扩信号的符号沿位置，之后将处理结果送入捕获控制模块，捕获控制模块将处理结果转发到频谱分析模块中，同时捕获控制模块还产生伪码跟踪环启动信号，控制伪码跟踪环工作，伪码跟踪环根据捕获控制送来的处理结果产生的三路伪码信号送入频谱分析模块，频谱分析模块对接收到的数据进行FFT频谱分析，输出最终的多普勒频偏估计值并送入载波跟踪环进行载波跟踪，从而完成对外部输入直扩信号的捕获。
一种大多普勒动态下高数据速率直扩信号的捕获方法，步骤如下：
(1)下变频模块根据预设的多普勒仓fdop1对外部输入直扩信号进行下变频和降采样，处理之后的数据送入数据缓存模块进行数据移位缓存；
(2)捕获控制模块发送控制指令给本地时钟管理单元，令本地时钟管理单元产生伪码时钟、数据时钟脉冲和伪码周期脉冲；伪码时钟送入NCO模块，驱动NCO模块生成本地的伪码信号Pn；
(3)设定伪码相位并行路数为M＝2.5Pnlen路，对数据缓存模块的输出数据进行M路延迟，以改变数据相位，之后进入步骤(4)；
(4)将步骤(3)中得到的M路延迟后的数据，分别与本地生成的伪码信号Pn进行长度为一个数据周期Tb的相干积分运算，积分清零时刻为步骤(2)中得到的数据时钟脉冲，得到M路相干积分结果；直扩信号中伪码和数据信息相干，数据跳变沿始终与伪码相位对齐，当延迟后的某一路数据与本地伪码对正时，相干积分运算基本不受跳变沿影响；
(5)将相干积分总长度Tcoh设置为数据周期Tb的整数倍，对步骤(4)中产生的M路相干积分运算结果进行去符号操作，再分别进行长度为Tcoh的相干积分运算；
(6)将步骤(5)得到的M路相干积分运算结果分别进行非相干积分运算，非相干积分长度为一个伪码周期，从而得到M路非相干积分结果，分别为P1、P2、P3…、Pn、...、PM；
(7)筛选步骤(6)得到的M路非相干积分结果中的最大值，并将该最大值与预设门限值进行比较，若该最大值大于预设门限值，则完成对直扩信号的粗捕获，该最大值对应的一路延迟数据与本地伪码相位对齐，且其符号跳变沿与本地数据时钟脉冲对齐，直扩信号的多普勒频偏在-0.5fdop1≤fest1≤0.5fdop1范围内，将捕获到的一路延迟数据、本地伪码信号、数据时钟脉冲以及初步多普勒频偏估值送入捕获控制模块，进入步骤(8)；否则改变多普勒仓fdop1的值之后重新执行步骤(1)；
(8)捕获控制模块生成多普勒频谱分析启动标志和伪码跟踪环路启动标志，将多普勒频谱分析启动标志发送给频谱分析模块令频谱分析模块工作，将伪码跟踪环路启动标志发送给伪码跟踪环路，伪码跟踪环路接收到伪码跟踪环路启动标志之后，根据本地伪码信号产生超前、及时、滞后三路伪码，频谱分析模块将所述超前、及时、滞后三路伪码分别与所述捕获到的一路延迟数据进行长度为Tb的符号内相干积分，得到三组数据{(IE、QE)、(IP、QP)、(IL、QL)}后进入步骤(9)，其中E为超前支路、P为及时支路、L为滞后支路；
(9)将步骤(8)中进行符号内相干积分产生的三组数据，利用复数乘法进行去符号操作，得到三组无符号相干积分结果之后进入步骤(10)；
(10)将步骤(9)产生的三组无符号相干积分结果进行FFT频谱分析，并将分析结果相加，检测出相加后的分析结果的峰值以及峰值位置后进入步骤(11)；
(11)将步骤(10)检测出的峰值与预设门限进行比较，如果峰值大于等于预设门限，则对直扩信号的粗捕获成功，根据FFT频谱分析的频率分辨率计算出峰值位置对应的多普勒频偏估值后进入步骤(12)；如果峰值小于门限，则粗捕获失败，步骤(7)对直扩信号的粗捕获无效，重置多普勒仓fdop1之后重新执行步骤(1)；
(12)将步骤(9)产生的三组无符号相干积分结果进行非相干积分操作后进行FFT频谱分析，得到最终多普勒频偏估值后进入步骤(13)；
(13)将步骤(12)产生的多普勒频偏估值送入载波跟踪环路，启动载波跟踪，完成捕获。
下变频模块输出数据的数据速率大于外部输入信号伪码速率fcode的二倍以上；所述数据缓存模块采用双口RAM，双口RAM的深度N不小于2.5Pnlen，双口RAM的大小不小于2.5Pn_len×mbit，m为数据量化位数，Pn_len为伪码码长。
本发明与现有技术相比带来的有益效果为：
(1)本发明可以完成对大多普勒动态、高数据速率直扩信号的捕获。在低信噪比、大多普勒动态下检测出接收信号的伪码相位、数据符号跳变沿位置以及多普勒频偏的精确估计，载波多普勒估计精度在几十赫兹以内，减轻了载波跟踪环路的压力。进一步，本发明的系统实现，在不增加资源的情况下，采用通用化设计能实现低信噪比、大动态、可变高数据速率直扩信号的捕获。
(2)本发明采用基于符号跳变沿检测的粗捕获以及精度可控的多普勒频谱分析。现有技术中相干积分时间长度通常在一个数据长度以内，在低信噪比、无辅助措施下，只能对低数据速率直扩信号进行捕获。本发明采用基于符号跳变沿检测的粗捕获有效解决了相干积分时间为多个数据长度时，数据符号跳变沿位置、数据符号极性未知导致的相干积分增益损失问题，从而实现了对低信噪比、高数据速率直扩信号的捕获，检测出接收信号的伪码相位、数据符号跳变沿位置以及初步多普勒频偏估计。
(3)与低数据速率直扩信号捕获比较而言，高数据速率直扩信号捕获时使用的相干积分时间长度通常很短，相干积分对多普勒频偏不太敏感，现有技术在大多普勒动态下对多普勒频偏的估计精度很差，极大增加了载波环路跟踪压力。本发明在粗捕获基础上，采用精度可控的多普勒频谱分析，使用伪码跟踪环跟踪结果，利用环路输出的超前、及时、滞后三路伪码信号(该方法可以有效降低对伪码环路跟踪精度的要求)对直扩信号进行相干积分、非相干积分，并将积分结果进行频谱分析，完成低信噪比、大多普勒动态下的载波多普勒精确估计，估计精度在几十赫兹以内，减轻了载波跟踪环路的压力。
附图说明
图1为本发明捕获系统原理框图；
图2为本发明捕获方法流程图；
图3为数据移位缓存框图；
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种大多普勒动态下高数据速率直扩信号的捕获系统，包括：下变频模块、本地时钟管理单元、数据缓存模块、符号沿检测与粗捕模块、读写控制模块、NCO模块、捕获控制模块、频谱分析模块、伪码跟踪环和载波跟踪环；
外部输入直扩信号通过下变频模块进行下变频以及降采样之后送入数据缓存模块，数据缓存模块对数据进行移位缓存后送入符号沿检测与粗捕模块；捕获控制模块发送控制指令给本地时钟管理单元，令本地时钟管理单元产生伪码时钟、伪码周期脉冲和数据时钟脉冲；伪码时钟送入NCO模块，驱动NCO模块生成本地的伪码信号并送入符号沿检测与粗捕模块；符号沿检测与粗捕模块根据接收到的本地伪码信号、数据时钟脉冲和伪码周期脉冲，对数据缓存模块输出的移位缓存后的数据进行信号处理，即完成对直扩信号的符号沿检测、伪码相位检测以及初步多普勒频偏估计，得到与本地伪码信号相位对齐的一路延迟数据、多普勒频偏估值以及直扩信号的符号沿位置，之后将处理结果送入捕获控制模块，捕获控制模块将处理结果转发到频谱分析模块中，同时捕获控制模块还产生伪码跟踪环启动信号，控制伪码跟踪环工作，伪码跟踪环根据捕获控制送来的处理结果产生的三路伪码信号送入频谱分析模块，频谱分析模块对接收到的数据进行FFT频谱分析，输出最终的多普勒频偏估计值并送入载波跟踪环进行载波跟踪，从而完成对外部输入直扩信号的捕获。
另外，为了减小硬件资源消耗，系统设计的捕获控制模块能够对频谱分析模块中的FFT核进行调度，将E支路、P支路、L支路三路数据进行并串转化，系统在收到数据指令后，捕获控制模块立刻对FFT核进行复位，并对核进行配置(FFT点数、浮点/定点计算等)，仅使用一个小规模的FFT核，实现了可变、高数据速率的直扩信号实现捕获。
如图2所示，基于上述捕获系统，本发明还提供了一种大多普勒动态下高数据速率直扩信号的捕获方法，步骤如下：
(1)基于符号跳变沿检测的粗捕获
1、数据移位缓存：下变频模块根据预设的多普勒仓fdop1对外部输入直扩信号进行下变频和降采样，处理之后的数据送入数据缓存模块进行数据移位缓存；下变频模块输出数据的数据速率为降采样时钟速率，大于外部输入信号伪码速率fcode的二倍以上；所述数据缓存模块采用双口RAM，双口RAM的深度N不小于2.5Pnlen，双口RAM的大小不小于2.5Pn_len×mbit，m为数据量化位数，Pn_len为伪码码长。利用伪码周期脉冲以及降采样时钟控制双口RAM的写地址、写使能，将下变频模块输出数据连续不断的循环写入RAM中。如图3所示。一个伪码周期内写地址按照Addr1、Addr2、Addr3......AddrN-1、AddrN的顺序循环写入数据。
2、本地伪码NCO：捕获控制模块发送控制指令给本地时钟管理单元，令本地时钟管理单元产生伪码时钟、数据时钟脉冲和伪码周期脉冲；伪码时钟送入NCO模块，驱动NCO模块生成本地的伪码信号Pn；
3、数据延迟分路：利用伪码周期脉冲、降采样时钟来控制双口RAM的读地址、读使能，保证双口RAM的读写操作不冲突。当每个伪码周期脉冲来临，从读地址起始位置R_addr_head开始，使用降采样时钟循环取数，即：R_addr_head、R_addr_head+1......AddrN-1、AddrN。本发明采用固定本地伪码信号相位，挪动数据相位的办法来实现伪码相位并行搜索，设定伪码相位并行搜索路数为M＝2.5Pnlen路，则对数据缓存模块的输出数据进行M路延迟之后进入步骤(4)；
4、符号内相干积分：将步骤(3)中得到的M路延迟后的数据，分别与本地生成的伪码信号Pn进行长度为一个数据长度Tb的相干积分运算，积分清零时刻为步骤(2)中得到的数据时钟脉冲，得到M路相干积分结果；直扩信号中伪码和数据信息相干，数据跳变沿始终与伪码相位对齐，当延迟后的某一路数据与本地伪码对正时，相干积分运算基本不受跳变沿影响；
5、跨符号相干积分：为了提高接收机灵敏度，可以将相干积分长度Tcoh设置为数据周期Tb的整数倍Nb。将步骤(4)中产生M路符号内相干积分存储，存储长度为Tcoh，得到符号内相干积分存储矩阵Mb(Nb，M)，该矩阵行数为Nb，列数为M，矩阵元素为符号内相干积分结果。
由于在积分时间长度Tcoh内存在Nb个数据，则得到可能的数据组合矩阵为矩阵元素为1或者-1。将数据组合矩阵Db乘以符号内相干积分存储矩阵Mb，即Db*Mb，进行去数据符号操作，得到去符号后的相干积分长度为Tcoh的积分存储矩阵将矩阵Mcoh中元素最大值所对应的一列作为正确的跨符号相干积分值，得到M路跨符号相干积分值；
6、跨符号非相干积分：将步骤(5)得到的M路跨符号相干积分运算结果分别进行非相干积分运算，非相干积分长度为一个伪码周期，从而得到M路非相干积分结果，分别为P1、P2、P3…、Pn、...、PM；
7、能量检测：筛选步骤(6)得到的M路非相干积分结果中的最大值，并将该最大值与预设门限值进行比较，其中预设门限设置为P1、P2、P3…、Pn、...、PM的均值的倍数。若该最大值大于预设门限值，则完成对直扩信号的粗捕获，该最大值对应的一路延迟数据与本地伪码相位对齐，且其符号跳变沿与本地数据时钟脉冲对齐，直扩信号的多普勒频偏在-0.5fdop1≤fest1≤0.5fdop1范围内。将捕获到的一路延迟数据、本地伪码信号、数据时钟脉冲以及初步多普勒频偏估值送入捕获控制模块，进入步骤(8)；否则改变多普勒仓fdop1的值之后重新执行步骤(1)；
(2)可控精度多普勒频谱分析
8、符号内相干积分(E/P/L)：捕获控制模块生成多普勒频谱分析启动标志和伪码跟踪环路启动标志，将多普勒频谱分析启动标志发送给频谱分析模块令频谱分析模块工作，将伪码跟踪环路启动标志发送给伪码跟踪环路，伪码跟踪环路接收到伪码跟踪环路启动标志之后，根据本地伪码信号产生超前、及时、滞后三路伪码，频谱分析模块将所述超前、及时、滞后三路伪码分别与所述捕获到的一路延迟数据进行长度为Tb的符号内相干积分，得到三组数据{(IE、QE)、(IP、QP)、(IL、QL)}后进入步骤(9)，其中E为超前支路、P为及时支路、L为滞后支路；
9、去符号：将步骤(8)中进行符号内相干积分产生的三组数据，利用复数乘法进行去符号操作，得到三组无符号相干积分结果 之后进入步骤(10)；
10、频谱分析：将步骤(9)产生的三组无符号相干积分结果进行FFT频谱分析，并将分析结果相加，检测出相加后的分析结果的峰值、峰值位置以及均值后进入步骤(11)；
11、峰值检测：将步骤(10)检测出的峰值与预设门限进行比较，其中预设门限为步骤(10)得到的均值的倍数。如果峰值大于等于预设门限，则对直扩信号的粗捕获成功，根据FFT频谱分析的频率分辨率计算出峰值位置对应的多普勒频偏估值后进入步骤(12)；如果峰值小于门限，则粗捕获失败，步骤(7)对直扩信号的粗捕获无效，重置多普勒仓fdop1之后重新执行步骤(1)；
12、跨符号非相干积分：为了进一步增加FFT频谱分析的频率分辨率以提高载波多普勒估计精度，同时对捕获结果进行再次确认。第一次峰值检测成功后，将步骤(9)产生的三组无符号相干积分结果进行非相干积分操作后重新进行步骤(10)，通过降低FFT输入数据的速率来提高FFT频率分辨率，得到最终多普勒频偏估值后进入步骤(13)，最终的多普勒频偏估计精度保持在几十赫兹以内。
13、捕获完成、启动载波跟踪：为将步骤(12)产生的多普勒频偏估值送入载波跟踪环路，启动载波跟踪，完成捕获。
以上为本发明的集体实施方式和步骤，未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (3)

1.大多普勒动态下高数据速率直扩信号的捕获系统，其特征在于包括：下变频模块、本地时钟管理单元、数据缓存模块、符号沿检测与粗捕模块、读写控制模块、NCO模块、捕获控制模块、频谱分析模块、伪码跟踪环和载波跟踪环；
外部输入直扩信号通过下变频模块进行下变频以及降采样之后送入数据缓存模块，数据缓存模块对数据进行移位缓存后送入符号沿检测与粗捕模块；捕获控制模块发送控制指令给本地时钟管理单元，令本地时钟管理单元产生伪码时钟、伪码周期脉冲和数据时钟脉冲；伪码时钟送入NCO模块，驱动NCO模块生成本地的伪码信号并送入符号沿检测与粗捕模块；符号沿检测与粗捕模块根据接收到的本地伪码信号、数据时钟脉冲和伪码周期脉冲，对数据缓存模块输出的移位缓存后的数据进行信号处理，即完成对直扩信号的符号沿检测、伪码相位检测以及初步多普勒频偏估计，得到与本地伪码信号相位对齐的一路延迟数据、多普勒频偏估值以及直扩信号的符号沿位置，之后将处理结果送入捕获控制模块，捕获控制模块将处理结果转发到频谱分析模块中，同时捕获控制模块还产生伪码跟踪环启动信号，控制伪码跟踪环工作，伪码跟踪环根据捕获控制送来的处理结果产生的三路伪码信号送入频谱分析模块，频谱分析模块对接收到的数据进行FFT频谱分析，输出最终的多普勒频偏估计值并送入载波跟踪环进行载波跟踪，从而完成对外部输入直扩信号的捕获。
2.一种基于权利要求1捕获系统实现的大多普勒动态下高数据速率直扩信号的捕获方法，其特征在于步骤如下：
(1)下变频模块根据预设的多普勒仓fdop1对外部输入直扩信号进行下变频和降采样，处理之后的数据送入数据缓存模块进行数据移位缓存；
(2)捕获控制模块发送控制指令给本地时钟管理单元，令本地时钟管理单元产生伪码时钟、数据时钟脉冲和伪码周期脉冲；伪码时钟送入NCO模块，驱动NCO模块生成本地的伪码信号Pn；
(3)设定伪码相位并行路数为M＝2.5Pnlen路，对数据缓存模块的输出数据进行M路延迟，以改变数据相位，之后进入步骤(4)；
(4)将步骤(3)中得到的M路延迟后的数据，分别与本地生成的伪码信号Pn进行长度为一个数据周期Tb的相干积分运算，积分清零时刻为步骤(2)中得到的数据时钟脉冲，得到M路相干积分结果；直扩信号中伪码和数据信息相干，数据跳变沿始终与伪码相位对齐，当延迟后的某一路数据与本地伪码对正时，相干积分运算基本不受跳变沿影响；
(5)将相干积分总长度Tcoh设置为数据周期Tb的整数倍，对步骤(4)中产生的M路相干积分运算结果进行去符号操作，再分别进行长度为Tcoh的相干积分运算；
(6)将步骤(5)得到的M路相干积分运算结果分别进行非相干积分运算，非相干积分长度为一个伪码周期，从而得到M路非相干积分结果，分别为P1、P2、P3...、Pn、...、PM；
(7)筛选步骤(6)得到的M路非相干积分结果中的最大值，并将该最大值与预设门限值进行比较，若该最大值大于预设门限值，则完成对直扩信号的粗捕获，该最大值对应的一路延迟数据与本地伪码相位对齐，且其符号跳变沿与本地数据时钟脉冲对齐，直扩信号的多普勒频偏在-0.5fdop1≤fest1≤0.5fdop1范围内，将捕获到的一路延迟数据、本地伪码信号、数据时钟脉冲以及初步多普勒频偏估值送入捕获控制模块，进入步骤(8)；否则改变多普勒仓fdop1的值之后重新执行步骤(1)；
(8)捕获控制模块生成多普勒频谱分析启动标志和伪码跟踪环路启动标志，将多普勒频谱分析启动标志发送给频谱分析模块令频谱分析模块工作，将伪码跟踪环路启动标志发送给伪码跟踪环路，伪码跟踪环路接收到伪码跟踪环路启动标志之后，根据本地伪码信号产生超前、及时、滞后三路伪码，频谱分析模块将所述超前、及时、滞后三路伪码分别与所述捕获到的一路延迟数据进行长度为Tb的符号内相干积分，得到三组数据{(IE、QE)、(IP、QP)、(IL、QL)}后进入步骤(9)，其中E为超前支路、P为及时支路、L为滞后支路；
(9)将步骤(8)中进行符号内相干积分产生的三组数据，利用复数乘法进行去符号操作，得到三组无符号相干积分结果 之后进入步骤(10)；
(10)将步骤(9)产生的三组无符号相干积分结果进行FFT频谱分析，并将分析结果相加，检测出相加后的分析结果的峰值以及峰值位置后进入步骤(11)；
(11)将步骤(10)检测出的峰值与预设门限进行比较，如果峰值大于等于预设门限，则对直扩信号的粗捕获成功，根据FFT频谱分析的频率分辨率计算出峰值位置对应的多普勒频偏估值后进入步骤(12)；如果峰值小于门限，则粗捕获失败，步骤(7)对直扩信号的粗捕获无效，重置多普勒仓fdop1之后重新执行步骤(1)；
(12)将步骤(9)产生的三组无符号相干积分结果进行非相干积分操作后进行FFT频谱分析，得到最终多普勒频偏估值后进入步骤(13)；
(13)将步骤(12)产生的多普勒频偏估值送入载波跟踪环路，启动载波跟踪，完成捕获。
3.根据权利要求2所示的一种大多普勒动态下高数据速率直扩信号的快速捕获方法，其特征在于：下变频模块输出数据的数据速率大于外部输入信号伪码速率fcode的二倍以上；所述数据缓存模块采用双口RAM，双口RAM的深度N不小于2.5Pnlen，双口RAM的大小不小于2.5Pn_len×mbit，m为数据量化位数，Pn_len为伪码码长。
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