CN106341358A - 高动态无人机数据链的同步装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高动态无人机数据链的同步装置及方法，输入缓存模块接收并缓存数据；相关器组模块对缓存的数据部分相关；并行N‑FFT模块对相关结果并行FFT；门限判决模块对并行输出的频谱值进行门限判决；多普勒估计模块估计多普勒频率偏移量和信号尺度变化量；数据截取模块从有效数据起始位对输入数据进行截取；内插/抽取模块进行内插或抽取补偿完成多普勒时域补偿，参考相位存储模块补偿多普勒频偏引起的瞬时相位偏差。本发明可用于无人机高动态飞行中，无人机与地面站以及无人机之间的通信同步，能够实时地估计和补偿多普勒效应对频偏和信号尺度变化，能够最大程度提高通信链路同步建立的可靠性。

Description

高动态无人机数据链的同步装置及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及高动态无人机数据链的同步装置及方法。

背景技术

无人机肩负着地面监测、目标跟踪、军事打击等任务，因其具备体积小、灵活性强的优点，在军事、民用领域扮演着重要的角色。随着无人机的快速发展，无人机与地面站以及无人机之间通过数据链共享信息资源的需求越来越迫切，无人机数据链的性能直接决定了无人机执行任务的可靠性和飞行效能。由于无人机飞行速度快，且数据链占用的频段和带宽越来越高，导致无人机数据链多普勒效应更加突出，这对通信同步的建立造成了更大的挑战，主要体现在多普勒频率偏移和多普勒信号扩展，若不能有效克服将可能导致通信中断。特别地，对于无人机高速飞行中的图像传输，当占用带宽为40MHz，载波频率为7GHz，无人机相对径向速度为150m/s时，每50ms多普勒信号扩展量将累积1个符号的同步误差，载波频率偏移将达到3.5KHz。

申请号为201010156561.2，名称为高动态条件下载波同步装置和方法，通过第一滤波器对环路输入信号进行滤波，鉴频器用于对所述滤波信号进行鉴频处理生成频差信号，低阶环路滤波器用于所述频差信号进行滤波生产频率控制字信号，数字控制振荡器根据频率控制字生成与所述频率控制字信号对应的本地参考信号，复共轭器用于对本地参考信号取复共轭生成取共轭后的本地参考信号，乘法器用于将取复共轭后的本地参考信号和输入信号相乘生成第一环路输出信号。该发明采用低阶环路滤波器，使得载波同步装置为低阶数字锁频环，从而降低实现载波同步的装置结构的复杂性。该方法能够解决输入信号的初始频偏和频偏变化率较大时的载波同步。该方法的不足之处在于，它没有考虑在高动态环境下环路的迭代时间对通信链路实时性的影响；它没有考虑到在不同信噪比的动态环境下，环路稳定工作的判决依据；它没有考虑到高动态环境下接收信号码元在时域上的压缩或延展。

申请号为200910081634.3，名称为一种时分体制下无人机数据链点对点通信的自同步方法，公开了一种基于MCS-51系列单片机，包括数据链通信系统初始、初始同步、同步锁定、自适应发射时隙分配、失步再同步五个步骤。该发明所述的一种时分体制下无人机数据链点对点通信的自同步方法，是针对MCS-51单片机特点，利用单片机自身中断延时的随机抖动，保证时分体制下无人机数据链点对点通信自同步过程的顺利完成。该方法能够解决传统无人机频分复用连续通信体制功耗较高，不利于小型化的需求以及以GPS秒脉冲信号为辅助手段的外同步方式在恶劣信道下的漏捕获或通信中断等问题。该方法的不足之处在于，它没有对无人机通信的同步参数和捕获算法作分析；它没有考虑无人机之间的高动态通信。它采用的MCS-51单片机不能适应高动态宽带通信应用的需求。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供高动态无人机数据链的同步装置及方法。

为实现上述目的，本发明提供一种高动态无人机数据链的同步装置，包括输入缓存模块、相关器组模块、并行N-FFT模块、门限判决模块、多普勒估计模块、数据截取模块、内插/抽取模块和参考相位存储模块；

所述输入缓存模块，用于接收并缓存数据，为相关器组模块提供待相关的数据源；

所述相关器组模块与所述输入缓存模块相连，用于对缓存的数据进行分组，并与本地伪随机序列进行分组相关操作，输出相关结果；

所述并行N-FFT模块与所述相关器组模块相连，用于对相关结果进行N点傅里叶变换，每个时钟周期实时输出当前的频谱值；

所述门限判决模块与所述并行N-FFT模块相连，用于对并行输出的N点频谱值中的最大值进行门限判决，并输出最大值对应的序号和捕获成功标识；

所述多普勒估计模块与所述门限判决模块相连，用于根据输出的序号及并行N-FFT频率分辨率估计多普勒频率偏移量和信号尺度变化量；

所述数据截取模块与所述门限判决模块相连，用于根据捕获成功标识的时刻和处理时延计算有效数据的起始位，从该起始位对输入数据进行截取，输出有效数据；

所述内插/抽取模块分别与所述数据截取模块、多普勒估计模块相连，用于根据信号尺度变化量对有效数据进行内插或抽取补偿，完成多普勒时域补偿；

所述参考相位存储模块与所述多普勒估计模块相连，用于存储频率为并行N-FFT频率分辨率的参考相位值，并根据多普勒频率偏移量对参考相位值进行抽取，将抽取到的相位值与有效数据样点相乘，补偿多普勒频偏引起的瞬时相位偏差。

作为本发明的进一步改进，所述输入缓存模块的缓存大小为L×Q，L为接收数据帧头长度，Q为每个符号的上采样倍数。

作为本发明的进一步改进，所述相关器组模块的分组方式依据：L＝N×M，其中L为接收数据帧头长度，N为相关器组的组数，M为每个相关器组中的相关序列个数；将输入缓存模块中的数据Q倍抽取，并依次送入相关器组模块，每个相关器组将接收数据与对应的本地伪随机序列作相关操作，并输出N个相关结果。

作为本发明的进一步改进，所述并行N-FFT模块采用将N点FFT中的蝶形运算全部展开的方式，对并行输入的N点相关结果求傅里叶变换，输出频谱值与输入数据仅有固定的处理时延，不影响输入数据的逐拍输入和输出频谱的逐拍判决；当分配的相关器组的组数不足傅里叶变换点数时，对不足的输入端进行补零操作。

作为本发明的进一步改进，所述门限判决模块将并行输出的N点频谱值进行排序，找出其中的最大值；当最大值大于本地门限时，输出该最大值对应的N点中的序号K；用于多普勒频偏估计，同时输出捕获成功标识。

作为本发明的进一步改进，所述多普勒估计模块中，并行N-FFT频率分辨率dF＝f_s/(N×M)，其中，f_s为符号的采样速率，N为FFT点数，M为每个子段的相关序列数，根据门限判决模块输出的序号k和dF，计算当前的频偏值Δf_c＝k×dF；依据载波多普勒公式：Δf_c＝f_c×V_d/c，其中Δf_c为载波多普勒频移量，f_c为载波中心频率，V_d为径向速度，c为光速，计算当前径向速度V_d；依据计算的径向速度V_d和调制符号多普勒公式：Δf_s＝f_s×V_d/c，其中Δf_s为调制符号的多普勒频移量，f_s为发射信号带宽，V_d为径向速度，c为光速，计算调制符号多普勒频移Δf_s；依据计算的符号多普勒频移Δf_s，计算信号尺度变化量dT＝1/Δf_s，即每间隔dT产生一个符号的压缩或延展。

作为本发明的进一步改进，所述内插/抽取模块中，根据信号尺度变化量dT对接收信号进行内插或抽取补偿，完成多普勒时域补偿；当dT大于零时，对有效数据按照每dT/Q时间插入样点0，从而减小多普勒信号压缩引起的误差累积；否则，对有效数据按照每dT/Q时间删除一个样点，从而减小多普勒信号延伸引起的误差累积。

本发明还提供一种高动态无人机数据链的同步方法，包括：

步骤1、输入缓存；

输入数据存入输入缓存模块，并按先入先出顺序进行移位，用于作部分相关；同时输入数据进入数据截取模块，并根据门限判决模块输出的同步时刻进行数据截取；

步骤2、部分相关；

步骤2-1、对接收信号进行下采样，使其样点速率与相关器组中的本地伪随机序列一致；

步骤2-2、将下采样后的信号进行分段，并将每个子段的信号分别与相应的本地伪随机序列相乘；

步骤2-3、对部分相关结果按照实部和虚部分别累加，得到各子段部分相关结果；

步骤3、并行FFT；

步骤3-1、将分段部分相关结果输入到并行N-FFT模块中，若分段数小于FFT点数N时，需对输入进行补零；

步骤3-2、并行N-FFT模块对部分相关的结果作傅里叶变换，并每个时钟周期输出N点频谱值；

步骤4、门限判决；

步骤4-1、从并行N-FFT输出的N个结果中选择最大值；

步骤4-2、将该最大值与门限值进行比对，若最大值大于门限，则门限判决模块输出捕获成功标识和最大值对应的序号K，执行步骤5，若最大值小于门限，则继续执行步骤4-1；

步骤5、多普勒估计；

步骤5-1、根据门限判决模块输出的序号k和并行N-FFT的频率分辨率dF，计算频偏值Δf_c＝k×dF，其中dF＝f_s/(N×M)，f_s为符号的采样速率，N为FFT点数，M为每个子段的相关序列数；依据载波多普勒公式：Δf_c＝f_c×V_d/c，其中Δf_c为载波多普勒频移量，f_c为载波中心频率，V_d为径向速度，c为光速，计算当前径向速度V_d；

步骤5-2、根据步骤5-1估算的径向速度V_d，依据调制符号多普勒公式：Δf_s＝f_s×V_d/c，其中Δf_s为调制符号的多普勒频移量，f_s为发射信号带宽，V_d为径向速度，c为光速，计算调制符号多普勒频移Δf_s；

步骤5-3、根据步骤5-2估算的符号多普勒频移Δf_s，计算信号尺度变化量1/Δf_s，即每间隔1/Δf_s产生一个符号的压缩或延展；

步骤6、数据截取；

在数据截取模块中，根据步骤4-2输出的捕获成功标识的时刻和处理时延计算有效数据的起始位，从该起始位对输入数据进行截取；

步骤7、内插/抽取；

根据步骤5-3输出的信号尺度变化量1/Δf_s，对有效数据样点进行抽取或内插；

步骤8、频偏补偿；

步骤8-1、生成频率分辨率与并行N-FFT模块输出频率分辨率一致的参考相位值；

步骤8-2、根据频偏值Δf_c对存储的参考相位信号进行抽取，得到与频偏值对应的瞬时相位值；

步骤8-3、将抽取的瞬时相位与有效数据样点相乘，从而补偿多普勒频偏。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明公开的高动态无人机数据链的同步装置及方法，具有以下优点：

1、本发明采用并行FFT实时地对部分相关后的信号进行多普勒频偏估计，从而实现了在信号同步捕获的同时，估算多普勒引起的频率偏移量和尺度变化量的功能，从而解决了高动态通信中同步参数的实时估计的问题；

2、本发明采用开环的多普勒频偏补偿的方式，不需要采用传统的闭环正交纠正的方式，从而克服了高动态通信中环路收敛和判决的问题，提高了系统的实时性和可靠性；

3、本发明采用数字内插和抽取的方式补偿由高动态引起的多普勒尺度变化，避免了闭环调整ADC采样时钟进行重采样引入的环路不稳定性，提高了系统的稳定性。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的高动态无人机数据链的同步装置的框架图；

图2为本发明一种实施例公开的高动态无人机数据链的同步方法的流程图。

图中：

1、输入缓存模块；2、相关器组模块；3、并行N-FFT模块；4、门限判决模块；5、多普勒估计模块；6、数据截取模块；7、内插/抽取模块；8、参考相位存储模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供高动态无人机数据链的同步装置及方法，可用于无人机高动态飞行中，无人机与地面站以及无人机之间的通信同步，能够实时地估计和补偿多普勒效应对频偏和信号尺度变化，能够最大程度提高通信链路同步建立的可靠性。

为了实现上述目的，本发明方法的思路是：它采用部分相关和并行FFT的方法，实时地估计接收信号的帧头信息中的多普勒频偏；根据估计的多普勒频偏、工作频段和信号带宽，计算信号尺度变化的大小，并据此控制接收样点的内插和抽取，减小多普勒效应引起的信号尺度变化的影响；根据估计的多普勒频偏和频率分辨率，采用开环的结构控制接收信号瞬时相位的偏移量，从而实时地纠正多普勒频移。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

实施例1：如图1所示，本发明提供一种高动态无人机数据链的同步装置，包括输入缓存模块1、相关器组模块2、并行N-FFT模块3、门限判决模块4、多普勒估计模块5、数据截取模块6、内插/抽取模块7和参考相位存储模块8；

输入缓存模块1，用于接收并缓存数据，为相关器组模块提供待相关的数据源；缓存大小为L×Q，L为接收数据帧头长度，Q为每个符号的上采样倍数。

相关器组模块2与输入缓存模块1相连，用于对输入缓存模块中的数据进行分组，并与本地伪随机序列进行分组相关操作，输出相关结果。相关器组模块2的分组方式依据：L＝N×M，其中L为接收数据帧头长度，N为相关器组的组数，M为每个相关器组中的相关序列个数；将输入缓存模块中的数据Q倍抽取，并依次送入相关器组，每个相关器组将接收数据与对应的本地伪随机序列作相关操作，并输出N个相关结果。

并行N-FFT模块3与相关器组模块2相连，用于对相关器组模块输出的相关结果进行N点傅里叶变换，每个时钟周期实时输出当前的频谱值，用于门限判决模块作判决。并行N-FFT模块采用将N点FFT中的蝶形运算全部展开的方式，对并行输入的N点相关结果求傅里叶变换，输出频谱值与输入数据仅有固定的处理时延，不影响输入数据的逐拍输入和输出频谱的逐拍判决；当分配的相关器组的组数不足傅里叶变换点数时，对不足的输入端进行补零操作。

门限判决模块4与并行N-FFT模块3相连，用于对并行输出的N点频谱值中的最大值进行门限判决，并输出最大值对应的序号和捕获成功标识。将并行输出的N点频谱值进行排序，找出其中的最大值max，当max大于本地门限时，输出该最大值对应的N点中的序号K，用于多普勒频偏估计，同时输出捕获成功标识。

多普勒估计模块5与门限判决模块4相连，用于根据输出的序号及并行N-FFT频率分辨率估计多普勒频率偏移量和信号尺度变化量。FFT的频率分辨率dF＝f_s/(N×M)，其中，f_s为符号的采样速率，N为FFT点数，M为每个子段的相关序列数，根据门限判决模块输出的序号k和dF，计算当前的频偏值Δf_c＝k×dF；依据载波多普勒公式：Δf_c＝f_c×V_d/c，其中Δf_c为载波多普勒频移量，f_c为载波中心频率，V_d为径向速度，c为光速，计算当前径向速度V_d；依据计算的径向速度V_d和调制符号多普勒公式：Δf_s＝f_s×V_d/c，其中Δf_s为调制符号的多普勒频移量，f_s为发射信号带宽，V_d为径向速度，c为光速，计算调制符号多普勒频移Δf_s；依据计算的符号多普勒频移Δf_s，计算信号尺度变化量dT＝1/Δf_s，即每间隔dT产生一个符号的压缩或延展。

数据截取模块6与门限判决模块4相连，用于缓存输入数据，并从有效数据位开始对输入数据进行截取。依据捕获成功标识的时刻和处理时延计算有效数据的起始位，从该起始位对输入数据进行截取。

内插/抽取模块7分别与数据截取模块6、多普勒估计模块5相连，用于根据信号尺度变化量dT对接收信号进行内插或抽取补偿，完成多普勒时域补偿；当dT大于零时，对有效数据按照每dT/Q时间插入样点0，从而减小多普勒信号压缩引起的误差累积；否则，对有效数据按照每dT/Q时间删除一个样点，从而减小多普勒信号延伸引起的误差累积。

参考相位存储模块8与多普勒估计模块5相连，参考相位存储模块，用于存储频率为并行N-FFT频率分辨率的参考相位值，并根据多普勒频率偏移量对参考相位值进行抽取，将抽取到的相位值与接收信号相乘，用于补偿多普勒频偏引起的瞬时相位偏差。

实施例2：如图2所示，本发明还提供一种高动态无人机数据链的同步方法，包括：

步骤1、输入缓存；

输入数据存入输入缓存模块，并按先入先出顺序进行移位，用于作部分相关；同时输入数据进入数据截取模块，并根据门限判决模块输出的同步时刻进行数据截取。

步骤2、部分相关；

步骤2-1、对接收信号进行下采样，使其样点速率与相关器组中的本地伪随机序列一致；

步骤2-2、将下采样后的信号进行分段，并将每个子段的信号分别与相应的本地伪随机序列相乘；

步骤2-3、对部分相关结果按照实部和虚部分别累加，得到各子段部分相关结果。

步骤3、并行FFT；

步骤3-1、将分段部分相关结果输入到并行N-FFT模块中，若分段数小于FFT点数N时，需对输入进行补零；

步骤3-2、并行N-FFT模块对部分相关的结果作傅里叶变换，并每个时钟周期输出N点频谱值。

步骤4、门限判决；

步骤4-1、从并行N-FFT输出的N个结果中选择最大值；

步骤4-2、将该最大值与门限值进行比对，若最大值大于门限，则门限判决模块输出捕获成功标识和最大值对应的序号K，执行步骤5，若最大值小于门限，则继续执行步骤4-1。

步骤5、多普勒估计；

步骤5-1、根据门限判决模块输出的序号k和并行N-FFT的频率分辨率dF，计算频偏值Δf_c＝k×dF，其中dF＝f_s/(N×M)，f_s为符号的采样速率，N为FFT点数，M为每个子段的相关序列数；依据载波多普勒公式：Δf_c＝f_c×V_d/c，其中Δf_c为载波多普勒频移量，f_c为载波中心频率，V_d为径向速度，c为光速，计算当前径向速度V_d；

步骤5-2、根据步骤5-1估算的径向速度V_d，依据调制符号多普勒公式：Δf_s＝f_s×V_d/c，其中Δf_s为调制符号的多普勒频移量，f_s为发射信号带宽，V_d为径向速度，c为光速，计算调制符号多普勒频移Δf_s；

步骤5-3、根据步骤5-2估算的符号多普勒频移Δf_s，计算信号尺度变化量1/Δf_s，即每间隔1/Δf_s产生一个符号的压缩或延展。

步骤6、数据截取；

在数据截取模块中，根据步骤4-2输出的捕获成功标识的时刻和处理时延计算有效数据的起始位，从该起始位对输入数据进行截取。

步骤7、内插/抽取；

根据步骤5输出的信号尺度变化量dT，判断多普勒尺度变化是压缩或延伸；若dT大于零时，对有效数据按照每dT/Q时间插入样点0，从而减小多普勒信号压缩引起的误差累积；否则，对有效数据按照每dT/Q时间删除一个样点，从而减小多普勒信号延伸引起的误差累积。

步骤8、频偏补偿；生成频率分辨率与并行N-FFT模块输出频率分辨率一致的参考相位值；根据频偏值Δf_c对存储的参考相位信号进行抽取，得到与频偏值对应的瞬时相位值；将抽取的瞬时相位与有效数据样点相乘，从而补偿多普勒频偏。

首先，生成频率分辨率与并行N-FFT模块输出频率分辨率dF一致的参考正弦和余弦相位值，为了降低基准样点的存储量，分别对基准正弦和余弦信号进行八倍下采样，并在参考相位存储模块中各存储一个周期的样点相位值；

其次，根据FFT的最大峰值位置K，计算参考相位存储模块的读地址，且读地址更新周期为八个时钟周期；若dF大于零时，以顺序的方式(Raddr＝Raddr+K)读取相位存储模块中的相位值，否则，以倒序的方式(Raddr＝Raddr-K)读取相位存储模块中的相位值；

最后，将取出的基准相位值与输入信号相乘纠正频偏，其中输入信号实部与基准余弦样点相乘，输入信号虚部与基准正弦样点相乘。

本发明公开的高动态无人机数据链的同步装置及方法，具有以下优点：

1、本发明采用并行FFT实时地对部分相关后的信号进行多普勒频偏估计，从而实现了在信号同步捕获的同时，估算多普勒引起的频率偏移量和尺度变化量的功能，从而解决了高动态通信中同步参数的实时估计的问题；

2、本发明采用开环的多普勒频偏补偿的方式，不需要采用传统的闭环正交纠正的方式，从而克服了高动态通信中环路收敛和判决的问题，提高了系统的实时性和可靠性；

3、本发明采用数字内插和抽取的方式补偿由高动态引起的多普勒尺度变化，避免了闭环调整ADC采样时钟进行重采样引入的环路不稳定性，提高了系统的稳定性。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高动态无人机数据链的同步装置，其特征在于，包括输入缓存模块、相关器组模块、并行N-FFT模块、门限判决模块、多普勒估计模块、数据截取模块、内插/抽取模块和参考相位存储模块；

所述输入缓存模块，用于接收并缓存数据，为相关器组模块提供待相关的数据源；

所述相关器组模块与所述输入缓存模块相连，用于对缓存的数据进行分组，并与本地伪随机序列进行分组相关操作，输出相关结果；

所述并行N-FFT模块与所述相关器组模块相连，用于对相关结果进行N点傅里叶变换，每个时钟周期实时输出当前的频谱值；

所述门限判决模块与所述并行N-FFT模块相连，用于对并行输出的N点频谱值中的最大值进行门限判决，并输出最大值对应的序号和捕获成功标识；

所述多普勒估计模块与所述门限判决模块相连，用于根据输出的序号及并行N-FFT频率分辨率估计多普勒频率偏移量和信号尺度变化量；

所述数据截取模块与所述门限判决模块相连，用于根据捕获成功标识的时刻和处理时延计算有效数据的起始位，从该起始位对输入数据进行截取，输出有效数据；

所述内插/抽取模块分别与所述数据截取模块、多普勒估计模块相连，用于根据信号尺度变化量对有效数据进行内插或抽取补偿，完成多普勒时域补偿；

所述参考相位存储模块与所述多普勒估计模块相连，用于存储频率为并行N-FFT频率分辨率的参考相位值，并根据多普勒频率偏移量对参考相位值进行抽取，将抽取到的相位值与有效数据样点相乘，补偿多普勒频偏引起的瞬时相位偏差。

2.如权利要求1所述的高动态无人机数据链的同步装置，其特征在于，所述输入缓存模块的缓存大小为L×Q，L为接收数据帧头长度，Q为每个符号的上采样倍数。

3.如权利要求1所述的高动态无人机数据链的同步装置，其特征在于，所述相关器组模块的分组方式依据：L＝N×M，其中L为接收数据帧头长度，N为相关器组的组数，M为每个相关器组中的相关序列个数；将输入缓存模块中的数据Q倍抽取，并依次送入相关器组模块，每个相关器组将接收数据与对应的本地伪随机序列作相关操作，并输出N个相关结果。

4.如权利要求3所述的高动态无人机数据链的同步装置，其特征在于，所述并行N-FFT模块采用将N点FFT中的蝶形运算全部展开的方式，对并行输入的N点相关结果求傅里叶变换，输出频谱值与输入数据仅有固定的处理时延，不影响输入数据的逐拍输入和输出频谱的逐拍判决；当分配的相关器组的组数不足傅里叶变换点数时，对不足的输入端进行补零操作。

5.如权利要求1所述的高动态无人机数据链的同步装置，其特征在于，所述门限判决模块将并行输出的N点频谱值进行排序，找出其中的最大值；当最大值大于本地门限时，输出该最大值对应的N点中的序号K；用于多普勒频偏估计，同时输出捕获成功标识。

6.如权利要求1所述的高动态无人机数据链的同步装置，其特征在于，所述多普勒估计模块中，并行N-FFT频率分辨率dF＝f_s/(N×M)，其中，f_s为符号的采样速率，N为FFT点数，M为每个子段的相关序列数，根据门限判决模块输出的序号k和dF，计算当前的频偏值Δf_c＝k×dF；依据载波多普勒公式：Δf_c＝f_c×V_d/c，其中Δf_c为载波多普勒频移量，f_c为载波中心频率，V_d为径向速度，c为光速，计算当前径向速度V_d；依据计算的径向速度V_d和调制符号多普勒公式：Δf_s＝f_s×V_d/c，其中Δf_s为调制符号的多普勒频移量，f_s为发射信号带宽，V_d为径向速度，c为光速，计算调制符号多普勒频移Δf_s；依据计算的符号多普勒频移Δf_s，计算信号尺度变化量dT＝1/Δf_s，即每间隔dT产生一个符号的压缩或延展。

7.如权利要求1所述的高动态无人机数据链的同步装置，其特征在于，所述内插/抽取模块中，根据信号尺度变化量dT对接收信号进行内插或抽取补偿，完成多普勒时域补偿；当dT大于零时，对有效数据按照每dT/Q时间插入样点0，从而减小多普勒信号压缩引起的误差累积；否则，对有效数据按照每dT/Q时间删除一个样点，从而减小多普勒信号延伸引起的误差累积。

8.一种如权利要求1-7中任一项所述高动态无人机数据链的同步装置的同步方法，其特征在于，包括：

步骤1、输入缓存；

输入数据存入输入缓存模块，并按先入先出顺序进行移位，用于作部分相关；同时输入数据进入数据截取模块，并根据门限判决模块输出的同步时刻进行数据截取；

步骤2、部分相关；

步骤2-1、对接收信号进行下采样，使其样点速率与相关器组中的本地伪随机序列一致；

步骤2-2、将下采样后的信号进行分段，并将每个子段的信号分别与相应的本地伪随机序列相乘；

步骤2-3、对部分相关结果按照实部和虚部分别累加，得到各子段部分相关结果；

步骤3、并行FFT；

步骤3-1、将分段部分相关结果输入到并行N-FFT模块中，若分段数小于FFT点数N时，需对输入进行补零；

步骤3-2、并行N-FFT模块对部分相关的结果作傅里叶变换，并每个时钟周期输出N点频谱值；

步骤4、门限判决；

步骤4-1、从并行N-FFT输出的N个结果中选择最大值；

步骤4-2、将该最大值与门限值进行比对，若最大值大于门限，则门限判决模块输出捕获成功标识和最大值对应的序号K，执行步骤5，若最大值小于门限，则继续执行步骤4-1；

步骤5、多普勒估计；

步骤5-1、根据门限判决模块输出的序号k和并行N-FFT的频率分辨率dF，计算频偏值Δf_c＝k×dF，其中dF＝f_s/(N×M)，f_s为符号的采样速率，N为FFT点数，M为每个子段的相关序列数；依据载波多普勒公式：Δf_c＝f_c×V_d/c，其中Δf_c为载波多普勒频移量，f_c为载波中心频率，V_d为径向速度，c为光速，计算当前径向速度V_d；

步骤5-2、根据步骤5-1估算的径向速度V_d，依据调制符号多普勒公式：Δf_s＝f_s×V_d/c，其中Δf_s为调制符号的多普勒频移量，f_s为发射信号带宽，V_d为径向速度，c为光速，计算调制符号多普勒频移Δf_s；

步骤5-3、根据步骤5-2估算的符号多普勒频移Δf_s，计算信号尺度变化量1/Δf_s，即每间隔1/Δf_s产生一个符号的压缩或延展；

步骤6、数据截取；

在数据截取模块中，根据步骤4-2输出的捕获成功标识的时刻和处理时延计算有效数据的起始位，从该起始位对输入数据进行截取；

步骤7、内插/抽取；

根据步骤5-3输出的信号尺度变化量1/Δf_s，对有效数据样点进行抽取或内插；

步骤8、频偏补偿；

步骤8-1、生成频率分辨率与并行N-FFT模块输出频率分辨率一致的参考相位值；

步骤8-2、根据频偏值Δf_c对存储的参考相位信号进行抽取，得到与频偏值对应的瞬时相位值；

步骤8-3、将抽取的瞬时相位与有效数据样点相乘，从而补偿多普勒频偏。