CN105306095A - 一种快速捕获中继卫星测控系统信号的方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种快速捕获中继卫星测控系统信号的方法及系统，该方法的步骤为：S1：模数转换；综合数字基带设备通过高速模数转换器对模拟中频信号进行带通采样，得到数字中频信号；S2：降采样处理；S3：实现捕获处理时间小于数据采样时间；控制两个存储器实现数据流的无缝缓存，缓存深度即为进行相干积分的采样点数，两个存储器之间的切换间隔即为捕获数据的采样时间；S4：实现信号动态范围的搜索；按照一次数据采样周期输出一个频率搜索单元结果的速度，采用2轮频率搜索收敛多普勒频率范围，并在第3轮相位搜索中获得缓存数据的码相位偏移量。该系统用来实现上述方法。本发明具有易实现、精确度高、能够满足当前工程化条件等优点。

Description

一种快速捕获中继卫星测控系统信号的方法及系统

技术领域

本发明主要涉及到数据中继卫星系统领域，特指一种快速捕获中继卫星测控系统信号的方法及系统，其适用于中继星载直接序列扩频测控应答机的综合数字基带设备。

背景技术

数据中继卫星系统(TrackingandDataRelaySatelliteSystem，TDRSS)是一个利用同步卫星和地面终端站，对中、低轨飞行器进行高覆盖率测控和数据中继的测控通信系统。利用此项技术可以提高对中低轨卫星的测控覆盖率、增加卫星在轨测控时间。目前中继测控主要作为星地测控的补充，通过控制中继测控终端的遥控信号输出，实现中继测控功能。

统一扩频测控体制(SpreadSpectrumUnifiedTelemetry,Tracking&Control)是近年来迅速发展起来的卫星测控体制。采用伪码扩频技术、协作式无线电测量体制，通过码相位、载波多普勒频率以及相位增量测量、遥测数据解调等完成多个目标的遥测遥控任务。目前已采用的TDRSS通信频段设计方案主要以S波段和Ku波段测控方案为主，并且仅在采用扩频测控体制的卫星中使用。

扩频应答机是航天器测控分系统的重要设备，与地面扩频测控网配合使用，实现空—地链路的测轨跟踪和数据传输。航天器上行(前向)遥控数据的接收和下行(返向)遥测数据的发送都要经过扩频应答机来完成。随着星载设备的增多，卫星功能的多样化，星载扩频应答机正朝着体积更小、功耗更低、功能更强、适应性更广的方向发展。尤其在天地一体化综合信息网重要组成部分的TDRSS中，应答机的体积需要进一步压缩，在维持捕获速度，多普勒动态范围指标不变的情况下，还要求更高的灵敏度指标以满足TDRS(TrackingandDataRelaySatellite，跟踪与数据中继卫星)在地球同步轨道上的链路通信要求。

综合数字基带是统一扩频测控应答机的重要组成部分，主要的信号处理算法，包括上行(前向)信号载波同步和伪码的捕获与跟踪，下行(返向)测距信号和遥测信号的扩频调制以及星上钟面时间的高精度测量都在其中实现，同时也是星载数字电路小型化的核心部件。其中，现场可编程门阵列(FPGA，FieldProgrammableGateArrays)作为高功能集成的小型化器件，可以减小印制板的尺寸，减少焊盘数量，还有利于充分利用冗余技术提高系统的容错能力等，现已成为实现数字电路小型化的一个重要实现方式。FPGA也是现阶段航天专用集成电路(ASIC，ApplicationSpecificIntegratedCircuit)的有效实现途径。目前，在扩频测控应答机的设计中，FPGA已被广泛地应用。

捕获是数字基带信号处理的核心之一，位于基带信号处理的最前端，其性能主要由捕获灵敏度、捕获时间、可适应的动态范围指标进行衡量。其中，捕获灵敏度主要由积分长度决定，在不进行非相干积分和信息符号跳变检测的条件下，积分长度的选择直接取决于信息码源和扩频码源的同步关系。而捕获时间则与可适应动态范围指标有密切关系，捕获时间越短可适应的动态范围就越大。对于一次完整的捕获过程来说，捕获时间包括数据采样时间和处理时间。处理时间可以通过增加资源和优化算法来实现，当处理时间明显小于采样时间时，采样时间对整个捕获时间有着决定性的影响，要缩短整个捕获时间只能通过减少采样时间来完成。传统滑动相关捕获方法的不足之处在于，每进行一次并行码相位搜索都需要读取实时采样的混频信号进行相干积分，每个频率搜索单元下的捕获处理时间会严重受限于并行搜索码相位的相关路数，捕获时间主要受制于捕获处理时间。在中继卫星测控信号的灵敏度条件下，数据积分时间成倍增加，捕获时间会成指数倍增加，最终使得捕获时间长到无法适应航天器的动态范围。在这种情况下，要减少捕获处理时间，唯有增加并行搜索码相位的相关路数来减少捕获处理时间，这在星载设备资源有限的情况下是很难做到的。因此，如何在现有资源使用情况下，更高效的减少捕获时间以满足中继卫星灵敏度和动态范围指标成为了扩频捕获算法需要突破的核心技术难点。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种易实现、精确度高、能够满足当前工程化条件的一种快速捕获中继卫星测控系统信号的方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种快速捕获中继卫星测控系统信号的方法，其步骤为：

S1：模数转换；综合数字基带设备通过高速模数转换器对模拟中频信号进行带通采样，得到数字中频信号；

S2：降采样处理；按照固定的步进频率，将数字中频信号的多普勒频率变化范围均分为多个频率搜索单元，通过控制数字频率振荡器依次实现下变频处理，得到下变频后的信号，并以扩频码速率2倍的频率对下变频后的信号进行降采样处理，得到待解扩积分的数据流；

S3：实现捕获处理时间小于数据采样时间；控制两个存储器实现数据流的无缝缓存，缓存深度即为进行相干积分的采样点数，两个存储器之间的切换间隔即为捕获数据的采样时间；

S4：实现信号动态范围的搜索；按照一次数据采样周期输出一个频率搜索单元结果的速度，采用2轮频率搜索收敛多普勒频率范围，并在第3轮相位搜索中获得缓存数据的码相位偏移量。

作为本发明方法的进一步改进：在步骤S3中，在当前存储器切换时刻，控制数字频率振荡器刷新搜索频率，并在高倍时钟的驱动下循环快速的读取上一个搜索频率缓存的数据，以滑动相关的方式进行码相位的快速搜索；在下一个存储器切换时刻之前，以1/2码片为间隔完成上一个搜索频率的码相位搜索。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤S4的具体流程为：

第1轮搜索：从负的最大多普勒频偏位置，以固定频率步进依次搜索至正的最大多普勒频偏位置，覆盖整个多普勒频率变化范围；

第2轮搜索：以第1轮搜索信号峰值对应的频率为中心，搜索由固定扫频搜索时间和多普勒变化率所引起的最大频率走动范围，以消除多频率变化率影响下的频率走动；

第3轮搜索：以第2轮搜索信号峰值对应的频率为中心，在上一次搜索码相位基础上，采用一次部分并行的相位搜索获得准确的缓存数据码相位偏移量，输出捕获结果。

作为本发明方法的进一步改进：每轮搜索都利用当前搜索的各个频点峰值估计噪声，并与当前搜索的频点峰值构成门限判决输入量，通过设定峰值乘法因子获得与估计噪声比大小的门限判决量，门限判决量大于估计噪声则进行下一轮搜索，否则返回第1轮重新开始搜索。

本发明进一步提供一种快速捕获中继卫星测控系统信号的系统，其包括：

数字下变频子模块，用来按照设定的搜索频率对中频数字信号进行下变频处理；

降采样子模块，用来以2倍码速率对下变频后的数据进行降采样，得到当前频率搜索单元下待解扩积分的数据流；

数据缓存子模块，用来利用两个双端口RAM对待解扩积分的数据流进行无缝缓存处理；

信号检测与门限判断模块，用来逐次比较每个频率搜索单元的信号峰值并估计频率搜索范围内的噪声均值；

延时补偿子模块，用来进行数据转换处理，对锁存的码相位参数进行比例转换，根据固定的数据处理时延对最小时延信号下的码相位进行补偿，获得缓存数据的码相位偏移量，同时输出捕获成功脉冲。

作为本发明系统的进一步改进：在缓存器切换时刻，通过搜索频率控制子模块更新数字下变频模块的频率参数，缓存下一个频率搜索单元的积分数据；与此同时，通过数据读写控制子模块利用高倍时钟快速读取当前频率搜索单元下的数据，并通过控制本地搜索码产生子模块同步读取本地码存储子模块中的部分并行本地码，在部分并行相关子模块中完成解扩积分。

作为本发明系统的进一步改进：所述本地码存储子模块存储的并行码由本地码生成子模块在捕获初始阶段，以1/2码片间隔写入。

作为本发明系统的进一步改进：还包括码相位搜索控制子模块，用来对部分并行相关子模块输出的结果进行逐次比较，在完成当前部分并行相位搜索单元后，通过控制数据读写控制子模块开始滑动本地码块产生连续相位的部分并行搜索码，并再次读取数据缓存子模块的数据，重复部分码相位的搜索过程，以此往复，直到完成伪码周期下所有相位单元的搜索。在相位搜索完成后，等待下一个缓存切换时刻，并通过控制搜索频率子模块更新频率搜索参数。

作为本发明系统的进一步改进：所述信号检测与门限判断模块在第1轮搜索遍历整个多普勒变化范围，采用设定信号峰值和噪声均值的比值门限判断信号是否存在，如果存在则以信号峰值对应的频率参数为中心频点，进行第2轮搜索由多普勒变化率引起的最大频率偏移范围，同时输出峰值信号对应的码相位参数，否则重新对多普勒变化范围进行搜索；获得收敛的多普勒频率参数后，利用并行相关子模块中的部分并行相关器对搜索出的延时信号码相位参数进行第3轮一次快速的码相位搜索，获得最小时延的载波和码相位参数。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的快速捕获中继卫星测控系统信号的方法及系统，通过3轮搜索逐级收敛大动态下的多普勒频率并获得缓存数据的码相位偏移量。

2、本发明的快速捕获中继卫星测控系统信号的方法及系统，通过对混频降采样后数据流的无缝缓存和快速码相位的搜索处理，在星载平台上，小幅增加逻辑资源和基带功耗，实现了捕获处理时间小于数据采样时间，显著缩短了捕获时间，且信噪比损失较小。

3、本发明的快速捕获中继卫星测控系统信号的方法及系统，由于捕获的搜索过程在处理机制上与信号的伪码周期仍然保持了同步关系，简化了捕获参数传递进跟踪的同步实现。

附图说明

图1是本发明方法的流程示意图。

图2是统一扩频测控应答机数字基带的功能模块化划分示意图。

图3是本发明快速捕获中继卫星测控系统信号的系统的拓扑结构示意图。

图4是本发明方法在具体应用实例中的流程示意图。

图例说明：

101、ADC采样模块；102、快速捕获模块；103、通道跟踪模块；104、数据同步模块；105、下行测量帧采样与组帧模块；106、接口控制与调制发送模块；201、数字下变频子模块；202、降采样子模块；203、数据缓存子模块；204、部分并行相关子模块；205、搜索频率控制子模块；206、数据读写控制子模块；207、本地码生成子模块；208、本地码存储子模块；209、本地搜索码产生子模块；210、码相位搜索控制子模块；211、信号检测与门限判断模块；212、延时补偿子模块。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的一种快速捕获中继卫星测控系统信号的方法，其步骤为：

S1：模数转换；

综合数字基带设备通过高速模数转换器对模拟中频信号进行带通采样，得到数字中频信号。

S2：降采样处理；

按照固定的步进频率，将数字中频信号的多普勒频率变化范围均分为多个频率搜索单元，通过控制数字频率振荡器依次实现下变频处理，得到下变频后的信号，并以扩频码速率2倍的频率对下变频后的信号进行降采样处理，得到待解扩积分的数据流。

S3：实现捕获处理时间小于数据采样时间；

控制两个存储器实现数据流的无缝缓存，缓存深度即为进行相干积分的采样点数，两个存储器之间的切换间隔即为捕获数据的采样时间。在当前存储器切换时刻，控制数字频率振荡器刷新搜索频率，并在高倍时钟的驱动下循环快速的读取上一个搜索频率缓存的数据，以滑动相关的方式进行码相位的快速搜索。在下一个存储器切换时刻之前，以1/2码片为间隔完成上一个搜索频率的码相位搜索。

S4：实现信号动态范围的搜索；

按照一次数据采样周期输出一个频率搜索单元结果的速度，采用2轮频率搜索收敛多普勒频率范围，并在第3轮相位搜索中获得缓存数据的码相位偏移量。

第1轮搜索从负的最大多普勒频偏位置，以固定频率步进依次搜索至正的最大多普勒频偏位置，覆盖整个多普勒频率变化范围。

第2轮搜索以第1轮搜索信号峰值对应的频率为中心，搜索由固定扫频搜索时间和多普勒变化率所引起的最大频率走动范围，以消除多频率变化率影响下的频率走动。

第3轮搜索以第2轮搜索信号峰值对应的频率为中心，在上一次搜索码相位基础上，采用一次部分并行的相位搜索获得准确的缓存数据码相位偏移量，输出捕获结果。

其中，每轮搜索都利用当前搜索的各个频点峰值估计噪声，并与当前搜索的频点峰值构成门限判决输入量，通过设定峰值乘法因子获得与估计噪声比大小的门限判决量，门限判决量大于估计噪声则进行下一轮搜索，否则返回第1轮重新开始搜索。

如图2所示，为统一扩频测控应答机数字基带的功能模块化划分示意图，它包括ADC采样模块101，快速捕获模块102、通道跟踪模块103、数据同步模块104、下行测量帧采样与组帧模块105和接口控制与调制发送模块106。其中，ADC采样模块101用来完成对模拟信号的数字化处理，把模拟中频信号转化为数字中频信号，以便进行数字处理。快速捕获模块102接收ADC采样模块101，送来的上行(前向)中频信号数据流，对接收信号的载波多普勒变化范围和码相位走动范围进行二维搜索，并获得满足迁入跟踪环路的载波频率和码相位估计值。通道跟踪模块103主要借助载波跟踪环路和码跟踪环路对捕获的信号进行精细跟踪，并在跟踪信号的同时，根据复制载波和伪码的参数获得该通道信号的多普勒频移、载波相位以及码相位测量值。数据同步模块104在捕获、跟踪接收的信号后从信号中找到数据比特的边沿，获得与发送端一致的数据比特流。对于测量通道还需要在此基础上找到测量帧的起始或结束边沿，获得相应的上行测量帧信息。下行测量帧采样与组帧模块105对测量通道的测量帧数据(包括伪码相位、伪码周期数数)进行采集，并与接收的数字遥测量一起按照规定格式的协议打包成下行测量帧，最后按照下行发送节拍按位输出。接口控制与调制发送模块106根据数字接口协议输出遥控数据流，同时将打包的遥测帧信息进行扩频调制、成型滤波和中频载波调制，形成下行(返向)遥测中频信号通过DAC发送出去。

本发明进一步提供一种快速捕获中继卫星测控系统信号的系统，快速捕获模块102即采用本发明的快速捕获中继卫星测控系统信号的系统。如图3所示，为在具体应用实例中快速捕获模块102的内部子模块划分原理示意图。快速捕获模块102包括数字下变频子模块201、降采样子模块202、数据缓存子模块203、部分并行相关子模块204、搜索频率控制子模块205、数据读写控制子模块206、本地码生成子模块207、本地码存储子模块208、本地搜索码产生子模块209、码相位搜索控制子模块210、信号检测与门限判断模块211及延时补偿子模块212。

根据本发明快速捕获中继卫星测控系统信号的方法，首先在灵敏度要求的预检积分时长下，以固定的频率搜索间隔将中继多普勒变化范围依次分成多个频率搜索单元。数字下变频子模块201按照设定的搜索频率对中频数字信号进行下变频处理，降采样子模块202以2倍码速率对下变频后的数据进行降采样，得到当前频率搜索单元下待解扩积分的数据流。数据缓存子模块203利用两个简易双端口RAM(SimpleDual-portRAM)对待解扩积分的数据流进行无缝缓存处理，RAM的深度即为预检积分周期下的抽取点数。在缓存器切换时刻，搜索频率控制子模块205会更新数字下变频模块201的频率参数，缓存下一个频率搜索单元的积分数据；与此同时，数据读写控制子模块206利用高倍时钟快速读取当前频率搜索单元下的数据，并通过控制本地搜索码产生子模块209同步读取本地码存储子模块208中的部分并行本地码，在部分并行相关子模块204中完成解扩积分。其中，本地码存储子模块208存储的并行码由本地码生成子模块207在捕获初始阶段，以1/2码片间隔写入。码相位搜索控制子模块210对部分并行相关子模块204输出的结果进行逐次比较，在完成当前部分并行相位搜索单元后，通过控制数据读写控制子模块206开始滑动本地码块产生连续相位的部分并行搜索码，并再次读取数据缓存子模块203的数据，重复部分码相位的搜索过程，以此往复，直到完成伪码周期下所有相位单元的搜索。在相位搜索完成后，等待下一个缓存切换时刻，并通过控制搜索频率子模块205更新频率搜索参数。其中，捕获数据采样时间与处理时间的计算与时序约束条件分别为：

$T_{wram}=\frac{P\·N}{f_c}$

T_wram>T_freq

其中，P为预检积分的伪码周期数，N为伪码周期的码片长度，f_sys为高倍时钟频率，f_c为扩频码速率，M为并行相关路数，N_sys为串行搜索中平方和计算信号功率的系统延时拍数，T_sys为串行搜索的系统延时，T_freq为每个频率单元的搜索时间，即捕获处理时间。

信号检测与门限判断模块211逐次比较每个频率搜索单元的信号峰值并估计频率搜索范围内的噪声均值。第1轮搜索遍历整个多普勒变化范围，采用设定信号峰值和噪声均值的比值门限判断信号是否存在，如果存在则以信号峰值对应的频率参数为中心频点，进行第2轮搜索由多普勒变化率引起的最大频率偏移范围，同时输出峰值信号对应的码相位参数，否则重新对多普勒变化范围进行搜索。获得收敛的多普勒频率参数后，利用并行相关子模块中的部分并行相关器对搜索出的延时信号码相位参数进行第3轮一次快速的码相位搜索，获得最小时延的载波和码相位参数。整个捕获过程的总时间可通过第1、2轮搜索的频率收敛时间进行评估计算。

T_full＝(F+1)·T_wram+(J+1)·T_wram

其中，F为多普勒频率变化范围内的频率单元数，J为多普勒变化率引起最大频率偏移范围内的频率单元数。

延时补偿子模块212进行数据转换处理，对锁存的码相位参数进行比例转换，根据固定的数据处理时延对最小时延信号下的码相位进行补偿，获得缓存数据的码相位偏移量，同时输出捕获成功脉冲。

如图4所示，为在具体应用实例中本发明接收机基带捕获处理流程示意图，这是一个完整的实现快速码相位搜索和3轮搜索收敛载波动态变化和码相位走动的捕获处理流程。

步骤301：接收数字中频信号，根据当前的搜索通道号初始化本地码参数，产生并存储本地连续的搜索码块；

步骤302：第一级大范围频率搜索。采用固定频率搜索间隔，在载波多普勒的变化范围内进行频率搜索。其中，载波和码相位快速搜索的数据流处理流程描述如下：a.载波频率控制字从当前起始搜索频点对输入中频数据进行数字下变频处理；b.以2倍码速率对下变频数据进行降采样，获得搜索频率单元下待解扩积分的数据流；c.采用两个存储器对抽取后的数据流进行缓存处理，并在存储器的切换时刻刷新搜索频点；d.用高倍时钟快速读取已存储的数据，同步读取已存储的部分并行的本地码进行解扩积分计算；e.采用冒泡排序法搜索部分并行相干积累结果的最大值及其引索号；f.根据码块引索号判断是否完成码相位搜索，未完成则滑动码块再次进行流程d～e的处理，直到完成码相位的搜索；g.根据频率单元计数判断是否完成频率单元的搜索，未完成则等待数据缓存器写满时刻，刷新下一个频率搜索单元载波参数再次进行流程a～e的处理，完成则获取检测量进行门限判断；

步骤303：利用第一级搜索的峰值能量门限值与第一级估计的噪声进行门限判断。如果门限功率小于估计噪声则送出捕获失败脉冲，并返回步骤301，同时刷新搜索通道号。否则进入第二级搜索，并根据起始搜索参数和检测参数计算得到第二级的起始搜索参数；其中，噪声的估计采用各个频率单元的搜索峰值累加和，减去最大峰值和次大峰值取平均实现。

步骤304：第二级小范围频率搜索。以第一级的检测频率为中心，采用固定频率搜索间隔，搜索由载波多普勒变化率可能引起的最大多普勒偏移范围，其中，载波频率和伪码相位快速搜索的数据流处理流程同步骤302。最大多普勒偏移范围根据第一级步骤302的搜索时间和最大载波多普勒变化率进行确定。

步骤305：利用第二级搜索的峰值能量门限值与第二级估计的噪声进行门限判断；如果门限功率小于估计噪声则送出捕获失败脉冲，并返回步骤301，同时刷新搜索通道号。否则进入第三级搜索，并根据起始搜索参数和检测参数计算得到第三级的起始搜索参数；

步骤306：第三级部分并行码相位搜索。采用第二级的检测频率，同时以第二级的检测相位为中心，进行一次部分并行相位搜索。与步骤302不同，第三级数据流的处理只进行一次部分并行码相位搜索，不进行流程f～g的搜索完成判断，根据串行最值搜索获得最小时延量的码相位检测参数，直接进行第三级的门限判断。

步骤307：利用第三级搜索的峰值能量门限值与第三级估计的噪声进行门限判断；如果门限功率小于估计噪声则送出捕获失败脉冲，并返回步骤301，同时刷新搜索通道号。否则进入成功捕获的数据处理；

步骤308：输出成功捕获脉冲与参数。根据滤波抽取和第三级数据处理的固定延时量对相位进行固定延时补偿，同时将码相位采样比例转换为中频采样率下的码相位偏移量。由于捕获的搜索过程与信号的伪码周期保持了严格的同步关系，可以认为成功捕获后缓存器切换时刻的码相位与捕获的码相位偏移量一致。利用成功捕获的码相位偏移量计算距零相位的采样码片数，并在缓存器切换时刻触发跟踪环路，计数等待采样码片数启动积分。保证了跟踪环路在零相位处开始积分，简化了捕获参数迁入跟踪环路的实现。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种快速捕获中继卫星测控系统信号的方法，其特征在于，步骤为：

S1：模数转换；综合数字基带设备通过高速模数转换器对模拟中频信号进行带通采样，得到数字中频信号；

S2：降采样处理；按照固定的步进频率，将数字中频信号的多普勒频率变化范围均分为多个频率搜索单元，通过控制数字频率振荡器依次实现下变频处理，得到下变频后的信号，并以扩频码速率2倍的频率对下变频后的信号进行降采样处理，得到待解扩积分的数据流；

S3：实现捕获处理时间小于数据采样时间；控制两个存储器实现数据流的无缝缓存，缓存深度即为进行相干积分的采样点数，两个存储器之间的切换间隔即为捕获数据的采样时间；

S4：实现信号动态范围的搜索；按照一次数据采样周期输出一个频率搜索单元结果的速度，采用2轮频率搜索收敛多普勒频率范围，并在第3轮相位搜索中获得缓存数据的码相位偏移量。

2.根据权利要求1所述的快速捕获中继卫星测控系统信号的方法，其特征在于，在步骤S3中，在当前存储器切换时刻，控制数字频率振荡器刷新搜索频率，并在高倍时钟的驱动下循环快速的读取上一个搜索频率缓存的数据，以滑动相关的方式进行码相位的快速搜索；在下一个存储器切换时刻之前，以1/2码片为间隔完成上一个搜索频率的码相位搜索。

3.根据权利要求1或2所述的快速捕获中继卫星测控系统信号的方法，其特征在于，所述步骤S4的具体流程为：

第1轮搜索：从负的最大多普勒频偏位置，以固定频率步进依次搜索至正的最大多普勒频偏位置，覆盖整个多普勒频率变化范围；

第2轮搜索：以第1轮搜索信号峰值对应的频率为中心，搜索由固定扫频搜索时间和多普勒变化率所引起的最大频率走动范围，以消除多频率变化率影响下的频率走动；

第3轮搜索：以第2轮搜索信号峰值对应的频率为中心，在上一次搜索码相位基础上，采用一次部分并行的相位搜索获得准确的缓存数据码相位偏移量，输出捕获结果。

4.根据权利要求3所述的快速捕获中继卫星测控系统信号的方法，其特征在于，每轮搜索都利用当前搜索的各个频点峰值估计噪声，并与当前搜索的频点峰值构成门限判决输入量，通过设定峰值乘法因子获得与估计噪声比大小的门限判决量，门限判决量大于估计噪声则进行下一轮搜索，否则返回第1轮重新开始搜索。

5.一种快速捕获中继卫星测控系统信号的系统，其特征在于，包括：

数字下变频子模块(201)，用来按照设定的搜索频率对中频数字信号进行下变频处理；

降采样子模块(202)，用来以2倍码速率对下变频后的数据进行降采样，得到当前频率搜索单元下待解扩积分的数据流；

数据缓存子模块(203)，用来利用两个双端口RAM对待解扩积分的数据流进行无缝缓存处理；

信号检测与门限判断模块(211)，用来逐次比较每个频率搜索单元的信号峰值并估计频率搜索范围内的噪声均值；

延时补偿子模块(212)，用来进行数据转换处理，对锁存的码相位参数进行比例转换，根据固定的数据处理时延对最小时延信号下的码相位进行补偿，获得缓存数据的码相位偏移量，同时输出捕获成功脉冲。

6.根据权利要求5所述的快速捕获中继卫星测控系统信号的系统，其特征在于，在缓存器切换时刻，通过搜索频率控制子模块(205)更新数字下变频模块(201)的频率参数，缓存下一个频率搜索单元的积分数据；与此同时，通过数据读写控制子模块(206)利用高倍时钟快速读取当前频率搜索单元下的数据，并通过控制本地搜索码产生子模块(209)同步读取本地码存储子模块(208)中的部分并行本地码，在部分并行相关子模块(204)中完成解扩积分。

7.根据权利要求6所述的快速捕获中继卫星测控系统信号的系统，其特征在于，所述本地码存储子模块(208)存储的并行码由本地码生成子模块(207)在捕获初始阶段，以1/2码片间隔写入。

8.根据权利要求6所述的快速捕获中继卫星测控系统信号的系统，其特征在于，还包括码相位搜索控制子模块(210)，用来对部分并行相关子模块(204)输出的结果进行逐次比较，在完成当前部分并行相位搜索单元后，通过控制数据读写控制子模块(206)开始滑动本地码块产生连续相位的部分并行搜索码，并再次读取数据缓存子模块(203)的数据，重复部分码相位的搜索过程，以此往复，直到完成伪码周期下所有相位单元的搜索；在相位搜索完成后，等待下一个缓存切换时刻，并通过控制搜索频率子模块(205)更新频率搜索参数。

9.根据权利要求5所述的快速捕获中继卫星测控系统信号的系统，其特征在于，所述信号检测与门限判断模块(211)在第1轮搜索遍历整个多普勒变化范围，采用设定信号峰值和噪声均值的比值门限判断信号是否存在，如果存在则以信号峰值对应的频率参数为中心频点，进行第2轮搜索由多普勒变化率引起的最大频率偏移范围，同时输出峰值信号对应的码相位参数，否则重新对多普勒变化范围进行搜索；获得收敛的多普勒频率参数后，利用并行相关子模块中的部分并行相关器对搜索出的延时信号码相位参数进行第3轮一次快速的码相位搜索，获得最小时延的载波和码相位参数。