CN106452469A - 一种低信噪比信号环境下的信号捕获系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低信噪比信号环境下的信号捕获系统及方法，其特征在于，所述系统包括：输入滤波器、解扩器、第一窄带滤波器、第一平方滤波器、第一积分器、加和器、第二窄带滤波器、第二平方滤波器、第二积分器、比较器、时钟控制单元和PN码发生器。本发明具有虚警概率低、检测概率高、捕获性能高等优点。

Description

一种低信噪比信号环境下的信号捕获系统及方法

技术领域

本发明涉及信号传输领域，特别涉及一种低信噪比信号环境下的信号捕获系统及方法。

背景技术

直接序列扩频(DSSS)是使用伪随机码扩展载有信息数据的基带信号的频谱，从而形成觅带低功率谱密度信号来发送。其中伪随机码比发送信息数据速率高许多倍。接收端再进行处理和解调，恢复原始数据信号，从而减少噪声对信号的影响。随着直接序列扩频技术在各种领域的广泛应用，接收端对直接序列扩频信号码同步技术的要求也越来越高。

特别是当接收机处于信噪比较低的环境时，直接序列扩频信号的同步具有很大的挑战性。评价直接序列扩频(DSSS)接收机性能的主要因素包括虚警概率、检测概率和平均捕获时间。传统的滑动相关法在低信噪比环境下同步虚警率较高，捕获时间也大大增加。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种低信噪比信号环境下的信号捕获系统及方法，本发明具有虚警概率低、检测概率高、捕获性能高等优点。

本发明采用的技术方案如下：

一种低信噪比信号环境下的信号捕获系统，其特征在于，所述系统包括：输入滤波器、解扩器、第一窄带滤波器、第一平方滤波器、第一积分器、加和器、第二窄带滤波器、第二平方滤波器、第二积分器、比较器、时钟控制单元和PN码发生器；所述输入滤波器信号连接于解扩器；所述解扩器分别信号连接于第一窄带滤波器和第二窄带滤波器；所述第一窄带滤波器信号连接于第一平方滤波器；所述第一平方滤波器信号连接于第一积分器；所述第一积分器信号连接于加和器；所述第二窄带滤波器信号连接于第二平方滤波器；所述第二平方滤波器信号连接于第二积分器；所述第二积分器信号连接于加和器；所述加和器信号连接于比较器；所述比较器信号连接于时钟控制单元；所述时钟控制单元信号连接于PN码发生器；所述PN码发生器信号连接于解扩器。

采用上述技术方案，本发明将接收到的信号进行滤波后，将滤波后的信号分别发送到了两个通路，第一窄带滤波器对信号进行上通带滤波，第二窄带滤波器对信号进行下通带滤波。

所述输入滤波器，用于对输入信号进行滤波，将滤波后的信号发送至解扩器；所述解扩器，用于滤波后的信号进行解扩，将解扩后的信号分别发送至第一窄带滤波器和第二窄带滤波器；所述第一窄带滤波器，用于将解扩后的信号的上通带进行窄带滤波，将窄带滤波后的信号发送至第一平方检波器；所述第二窄带滤波器，用于将解扩后的信号的下通带进行窄带滤波，将窄带滤波后的信号发送至第二平方检波器。

采用上述技术方案，本发明还设有检波器，检波器分别对信号进行平方检波。

所述第一平方检波器，用于对接收到的信号进行平方检波，将平方检波后的信号发送至第一积分器；所述第二平方检波器，用于对接收到的信号进行平方检波，将平方检波后的信号发送至第二积分器；所述第一积分器，用于将接收到的信号进行积分，将积分后的信号发送至加和器；所述第二积分器，用于将接收到的信号进行积分，将积分后的信号发送至加和器；所述加和器，用于对接收到的两个信号进行作差后，取绝对值，将绝对值发送至比较器；所述比较器，用于将接收到的绝对值和设定的门限值进行比较，根据比较结果发送控制命令至时钟控制单元；所述时钟控制单元，用于根据接收到的时钟控制命令，进而控制PNV码发生器的运行状态；所述PN码发生器，用于根据接收到的控制命令改变本地编码序列的相位状态。

一种基于低信噪比信号环境下的信号捕获系统的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：输入滤波器对接收到的含有噪声的信号进行滤波，将滤波后的信号发送至解扩器；

步骤2：解扩器对信号进行解扩，将信号分别发送至第一窄带滤波器和第二窄带滤波器；

步骤3：第一窄带滤波器对接收到的信号进行上通带窄带滤波，获得上通窄带信号；第二窄带滤波器对接收到的信号进行上通带窄带滤波，获得下通窄带信号；

步骤4：第一平方检波器对上通窄带信号进行平方检波，将平方检波后的信号发送至第一积分器；第二平方检波器对下通窄带信号进行平方检波，将平方检波后的信号发送至第二积分器；

步骤5：第一积分器对接收到的信号进行积分处理，将处理后的信号发送至加和器；第二积分器对接收到的信号进行积分处理，将处理后的信号发送至加和器；

步骤6：所述加和器对接收到的两个信号进行作差运算，对作差运算后的值取绝对值，将绝对值发送至比较器；

步骤7：比较器判断该值门限值做比较，当它低于设定的门限值时，输出一个信号给时钟控制单元，以控制时钟控制单元的工作状态，进而控制PN码发生器，改变本地编码序列的相位状态；改变后的本地序列相位状态再返回步骤1；

步骤8：当积分器的输出大于比较器设定的阈值时，表示已完成对发送来的编码序列相位的捕捉，门限比较器的输出不再改变时钟电路的工作状态，而是给跟踪同步电路输送信号，进入编码序列的同步跟踪。

进一步的，采用基于功率谱估计的改进捕获算法。采用上通带和下通带两个窄带滤波器，分别对其滤出的信号功率谱进行分析和估计。其中，上支路为传统串行单积分滑动相关法，该支路用于滤出解扩后信号功率；下支路用于滤出解扩后上通带以外噪声的一部分功率作为估计。在低信噪比的电力线环境下，利用上下通带内外功率差代替传统使用带内信号功率作为同步门限比较器输入值的方法，降低了同步虚警率，并提高了同步的检测概率。

所述第一窄带滤波器的窄带滤波方法包括以下步骤：

步骤1：设接收机接收到的信号为：；式中， 为接收信号的振幅； 为发送的信息码； 为扩频的伪随机码； 为BPSK载波频率；为低压电力线信道上的噪声。

步骤2：计算出上通带的输出有用信号功率为：

其中，O≤|ε|≤1为本地PN码与接收PN码的相对时延;

所述第二窄带滤波器的窄带滤波方法包括以下步骤：

步骤1：设接收机接收到的信号为： ；式中， 为接收信号的振幅； 为发送的信息码； 为扩频的伪随机码； 为BPSK载波频率；为低压电力线信道上的噪声。

步骤2：计算出下通带的输出有用信号功率为：

其中，O≤|ε|≤1为本地PN码与接收PN码的相对时延;

所述低信噪比信号环境下的背景噪声在上通带与下通带的输出功率值相同，可以相互抵消。

所述低信噪比信号环境下的单频噪声在下通带的输出功率与其在上通带的输出功率值相同，可相互抵消。

进一步的，因为扩频系统使用的通信频带主要在100～450 kHz。在这个频带上，低压电力线上的噪声可以分为背景噪声、与工频同步的周期性噪声、突发性噪声、频域窄带脉冲噪声4类。其中，背景噪声对电力线扩频通信的影响最大。在扩频频带内背景噪声基本保持水平状态，其特性为平稳的高斯白噪声；与工频同步的周期性噪声持续时间长，频域覆盖范围广，功率大。但高传输速率的通信系统由于数据包持续时间短，可在周期性噪声的间隙进行传输，从而降低了这种噪声的影响；突发性噪声的能量主要集中在100 kHz以下，且其产生的频率与每秒几千比特的数据传输率相比很低，因而对扩频传输系统的影响不是很大；频域窄带脉冲噪声的特点是：一旦产生，持续时间长，能量大。如果通信系统采用单频载波，且载波频率恰好落在这种窄带噪声的频率上，那对此系统的通信传输影响很大。因此，上带通输出的信号功率包括有用信号、部分背景噪声、部分频域窄带脉冲噪声；下通带输出的信号功率包括码自噪声、部分背景噪声和部分频域窄带脉冲噪声。

采用以上技术方案，本发明产生了以下有益效果：

1、虚警概率低：在低信噪比信号环境下，利用上下通带内外功率差代替传统使用带内信号功率作为同步门限比较器输入值的方法，降低了同步虚警率。

2、检测概率高：当信噪比较高的时候，改进方法与传统方法相比，其优点并不突出，当信噪比低于一18 dB后，改进捕获方法比传统方法的捕获概率高。可见，在信噪比较低的情况下，改进的方法比传统的方法有更高的捕获概率，能够有效地提高系统的检测概率和捕获性能。

3、捕获性能好：采用上通带和下通带两个窄带滤波器，分别对其滤出的信号功率谱进行分析和估计。其中，上支路为传统串行单积分滑动相关法，该支路用于滤出解扩后信号功率；下支路用于滤出解扩后上通带以外噪声的一部分功率作为估计。在低信噪比的电力线环境下，利用上下通带内外功率差代替传统使用带内信号功率作为同步门限比较器输入值的方法，降低了同步虚警率，并提高了同步的检测概率。

附图说明

图1是本发明的一种低信噪比信号环境下的信号捕获系统及方法的系统结构示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明实施例1中提供了一种低信噪比信号环境下的信号捕获系统及方法，系统结构如图1所示：

一种低信噪比信号环境下的信号捕获系统，其特征在于，所述系统包括：输入滤波器、解扩器、第一窄带滤波器、第一平方滤波器、第一积分器、加和器、第二窄带滤波器、第二平方滤波器、第二积分器、比较器、时钟控制单元和PN码发生器；所述输入滤波器信号连接于解扩器；所述解扩器分别信号连接于第一窄带滤波器和第二窄带滤波器；所述第一窄带滤波器信号连接于第一平方滤波器；所述第一平方滤波器信号连接于第一积分器；所述第一积分器信号连接于加和器；所述第二窄带滤波器信号连接于第二平方滤波器；所述第二平方滤波器信号连接于第二积分器；所述第二积分器信号连接于加和器；所述加和器信号连接于比较器；所述比较器信号连接于时钟控制单元；所述时钟控制单元信号连接于PN码发生器；所述PN码发生器信号连接于解扩器。

采用上述技术方案，本发明将接收到的信号进行滤波后，将滤波后的信号分别发送到了两个通路，第一窄带滤波器对信号进行上通带滤波，第二窄带滤波器对信号进行下通带滤波。

所述输入滤波器，用于对输入信号进行滤波，将滤波后的信号发送至解扩器；所述解扩器，用于滤波后的信号进行解扩，将解扩后的信号分别发送至第一窄带滤波器和第二窄带滤波器；所述第一窄带滤波器，用于将解扩后的信号的上通带进行窄带滤波，将窄带滤波后的信号发送至第一平方检波器；所述第二窄带滤波器，用于将解扩后的信号的下通带进行窄带滤波，将窄带滤波后的信号发送至第二平方检波器。

采用上述技术方案，本发明还设有检波器，检波器分别对信号进行平方检波。

所述第一平方检波器，用于对接收到的信号进行平方检波，将平方检波后的信号发送至第一积分器；所述第二平方检波器，用于对接收到的信号进行平方检波，将平方检波后的信号发送至第二积分器；所述第一积分器，用于将接收到的信号进行积分，将积分后的信号发送至加和器；所述第二积分器，用于将接收到的信号进行积分，将积分后的信号发送至加和器；所述加和器，用于对接收到的两个信号进行作差后，取绝对值，将绝对值发送至比较器；所述比较器，用于将接收到的绝对值和设定的门限值进行比较，根据比较结果发送控制命令至时钟控制单元；所述时钟控制单元，用于根据接收到的时钟控制命令，进而控制PNV码发生器的运行状态；所述PN码发生器，用于根据接收到的控制命令改变本地编码序列的相位状态。

本发明实施例2中提供了一种智能噪声监测预警方法：

一种基于低信噪比信号环境下的信号捕获系统的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：输入滤波器对接收到的含有噪声的信号进行滤波，将滤波后的信号发送至解扩器；

步骤2：解扩器对信号进行解扩，将信号分别发送至第一窄带滤波器和第二窄带滤波器；

步骤3：第一窄带滤波器对接收到的信号进行上通带窄带滤波，获得上通窄带信号；第二窄带滤波器对接收到的信号进行上通带窄带滤波，获得下通窄带信号；

步骤4：第一平方检波器对上通窄带信号进行平方检波，将平方检波后的信号发送至第一积分器；第二平方检波器对下通窄带信号进行平方检波，将平方检波后的信号发送至第二积分器；

步骤5：第一积分器对接收到的信号进行积分处理，将处理后的信号发送至加和器；第二积分器对接收到的信号进行积分处理，将处理后的信号发送至加和器；

步骤6：所述加和器对接收到的两个信号进行作差运算，对作差运算后的值取绝对值，将绝对值发送至比较器；

步骤7：比较器判断该值门限值做比较，当它低于设定的门限值时，输出一个信号给时钟控制单元，以控制时钟控制单元的工作状态，进而控制PN码发生器，改变本地编码序列的相位状态；改变后的本地序列相位状态再返回步骤1；

步骤8：当积分器的输出大于比较器设定的阈值时，表示已完成对发送来的编码序列相位的捕捉，门限比较器的输出不再改变时钟电路的工作状态，而是给跟踪同步电路输送信号，进入编码序列的同步跟踪。

进一步的，采用基于功率谱估计的改进捕获算法。采用上通带和下通带两个窄带滤波器，分别对其滤出的信号功率谱进行分析和估计。其中，上支路为传统串行单积分滑动相关法，该支路用于滤出解扩后信号功率；下支路用于滤出解扩后上通带以外噪声的一部分功率作为估计。在低信噪比的电力线环境下，利用上下通带内外功率差代替传统使用带内信号功率作为同步门限比较器输入值的方法，降低了同步虚警率，并提高了同步的检测概率。

所述第一窄带滤波器的窄带滤波方法包括以下步骤：

步骤1：设接收机接收到的信号为： ；式中， 为接收信号的振幅； 为发送的信息码； 为扩频的伪随机码； 为BPSK载波频率；为低压电力线信道上的噪声。

步骤2：计算出上通带的输出有用信号功率为：

其中，O≤|ε|≤1为本地PN码与接收PN码的相对时延;

所述第二窄带滤波器的窄带滤波方法包括以下步骤：

步骤1：设接收机接收到的信号为： ；式中， 为接收信号的振幅； 为发送的信息码； 为扩频的伪随机码； 为BPSK载波频率；为低压电力线信道上的噪声。

步骤2：计算出下通带的输出有用信号功率为：

其中，O≤|ε|≤1为本地PN码与接收PN码的相对时延;

所述低信噪比信号环境下的背景噪声在上通带与下通带的输出功率值相同，可以相互抵消。

所述低信噪比信号环境下的单频噪声在下通带的输出功率与其在上通带的输出功率值相同，可相互抵消。

进一步的，因为扩频系统使用的通信频带主要在100～450 kHz。在这个频带上，低压电力线上的噪声可以分为背景噪声、与工频同步的周期性噪声、突发性噪声、频域窄带脉冲噪声4类。其中，背景噪声对电力线扩频通信的影响最大。在扩频频带内背景噪声基本保持水平状态，其特性为平稳的高斯白噪声；与工频同步的周期性噪声持续时间长，频域覆盖范围广，功率大。但高传输速率的通信系统由于数据包持续时间短，可在周期性噪声的间隙进行传输，从而降低了这种噪声的影响；突发性噪声的能量主要集中在100 kHz以下，且其产生的频率与每秒几千比特的数据传输率相比很低，因而对扩频传输系统的影响不是很大；频域窄带脉冲噪声的特点是：一旦产生，持续时间长，能量大。如果通信系统采用单频载波，且载波频率恰好落在这种窄带噪声的频率上，那对此系统的通信传输影响很大。因此，上带通输出的信号功率包括有用信号、部分背景噪声、部分频域窄带脉冲噪声；下通带输出的信号功率包括码自噪声、部分背景噪声和部分频域窄带脉冲噪声。

本发明实施例3中提供了一种智能噪声监测预警系统及方法，系统结构图如图1所示：

一种低信噪比信号环境下的信号捕获系统，其特征在于，所述系统包括：输入滤波器、解扩器、第一窄带滤波器、第一平方滤波器、第一积分器、加和器、第二窄带滤波器、第二平方滤波器、第二积分器、比较器、时钟控制单元和PN码发生器；所述输入滤波器信号连接于解扩器；所述解扩器分别信号连接于第一窄带滤波器和第二窄带滤波器；所述第一窄带滤波器信号连接于第一平方滤波器；所述第一平方滤波器信号连接于第一积分器；所述第一积分器信号连接于加和器；所述第二窄带滤波器信号连接于第二平方滤波器；所述第二平方滤波器信号连接于第二积分器；所述第二积分器信号连接于加和器；所述加和器信号连接于比较器；所述比较器信号连接于时钟控制单元；所述时钟控制单元信号连接于PN码发生器；所述PN码发生器信号连接于解扩器。

采用上述技术方案，本发明将接收到的信号进行滤波后，将滤波后的信号分别发送到了两个通路，第一窄带滤波器对信号进行上通带滤波，第二窄带滤波器对信号进行下通带滤波。

所述输入滤波器，用于对输入信号进行滤波，将滤波后的信号发送至解扩器；所述解扩器，用于滤波后的信号进行解扩，将解扩后的信号分别发送至第一窄带滤波器和第二窄带滤波器；所述第一窄带滤波器，用于将解扩后的信号的上通带进行窄带滤波，将窄带滤波后的信号发送至第一平方检波器；所述第二窄带滤波器，用于将解扩后的信号的下通带进行窄带滤波，将窄带滤波后的信号发送至第二平方检波器。

采用上述技术方案，本发明还设有检波器，检波器分别对信号进行平方检波。

所述第一平方检波器，用于对接收到的信号进行平方检波，将平方检波后的信号发送至第一积分器；所述第二平方检波器，用于对接收到的信号进行平方检波，将平方检波后的信号发送至第二积分器；所述第一积分器，用于将接收到的信号进行积分，将积分后的信号发送至加和器；所述第二积分器，用于将接收到的信号进行积分，将积分后的信号发送至加和器；所述加和器，用于对接收到的两个信号进行作差后，取绝对值，将绝对值发送至比较器；所述比较器，用于将接收到的绝对值和设定的门限值进行比较，根据比较结果发送控制命令至时钟控制单元；所述时钟控制单元，用于根据接收到的时钟控制命令，进而控制PNV码发生器的运行状态；所述PN码发生器，用于根据接收到的控制命令改变本地编码序列的相位状态。

一种基于低信噪比信号环境下的信号捕获系统的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：输入滤波器对接收到的含有噪声的信号进行滤波，将滤波后的信号发送至解扩器；

步骤2：解扩器对信号进行解扩，将信号分别发送至第一窄带滤波器和第二窄带滤波器；

步骤3：第一窄带滤波器对接收到的信号进行上通带窄带滤波，获得上通窄带信号；第二窄带滤波器对接收到的信号进行上通带窄带滤波，获得下通窄带信号；

步骤4：第一平方检波器对上通窄带信号进行平方检波，将平方检波后的信号发送至第一积分器；第二平方检波器对下通窄带信号进行平方检波，将平方检波后的信号发送至第二积分器；

步骤5：第一积分器对接收到的信号进行积分处理，将处理后的信号发送至加和器；第二积分器对接收到的信号进行积分处理，将处理后的信号发送至加和器；

步骤6：所述加和器对接收到的两个信号进行作差运算，对作差运算后的值取绝对值，将绝对值发送至比较器；

步骤7：比较器判断该值门限值做比较，当它低于设定的门限值时，输出一个信号给时钟控制单元，以控制时钟控制单元的工作状态，进而控制PN码发生器，改变本地编码序列的相位状态；改变后的本地序列相位状态再返回步骤1；

步骤8：当积分器的输出大于比较器设定的阈值时，表示已完成对发送来的编码序列相位的捕捉，门限比较器的输出不再改变时钟电路的工作状态，而是给跟踪同步电路输送信号，进入编码序列的同步跟踪。

进一步的，采用基于功率谱估计的改进捕获算法。采用上通带和下通带两个窄带滤波器，分别对其滤出的信号功率谱进行分析和估计。其中，上支路为传统串行单积分滑动相关法，该支路用于滤出解扩后信号功率；下支路用于滤出解扩后上通带以外噪声的一部分功率作为估计。在低信噪比的电力线环境下，利用上下通带内外功率差代替传统使用带内信号功率作为同步门限比较器输入值的方法，降低了同步虚警率，并提高了同步的检测概率。

所述第一窄带滤波器的窄带滤波方法包括以下步骤：

步骤1：设接收机接收到的信号为： ；式中， 为接收信号的振幅； 为发送的信息码； 为扩频的伪随机码； 为BPSK载波频率；为低压电力线信道上的噪声。

步骤2：计算出上通带的输出有用信号功率为：

其中，O≤|ε|≤1为本地PN码与接收PN码的相对时延;

所述第二窄带滤波器的窄带滤波方法包括以下步骤：

步骤1：设接收机接收到的信号为： ；式中， 为接收信号的振幅； 为发送的信息码； 为扩频的伪随机码； 为BPSK载波频率；为低压电力线信道上的噪声。

步骤2：计算出下通带的输出有用信号功率为：

其中，O≤|ε|≤1为本地PN码与接收PN码的相对时延;

所述低信噪比信号环境下的背景噪声在上通带与下通带的输出功率值相同，可以相互抵消。

所述低信噪比信号环境下的单频噪声在下通带的输出功率与其在上通带的输出功率值相同，可相互抵消。

进一步的，因为扩频系统使用的通信频带主要在100～450 kHz。在这个频带上，低压电力线上的噪声可以分为背景噪声、与工频同步的周期性噪声、突发性噪声、频域窄带脉冲噪声4类。其中，背景噪声对电力线扩频通信的影响最大。在扩频频带内背景噪声基本保持水平状态，其特性为平稳的高斯白噪声；与工频同步的周期性噪声持续时间长，频域覆盖范围广，功率大。但高传输速率的通信系统由于数据包持续时间短，可在周期性噪声的间隙进行传输，从而降低了这种噪声的影响；突发性噪声的能量主要集中在100 kHz以下，且其产生的频率与每秒几千比特的数据传输率相比很低，因而对扩频传输系统的影响不是很大；频域窄带脉冲噪声的特点是：一旦产生，持续时间长，能量大。如果通信系统采用单频载波，且载波频率恰好落在这种窄带噪声的频率上，那对此系统的通信传输影响很大。因此，上带通输出的信号功率包括有用信号、部分背景噪声、部分频域窄带脉冲噪声；下通带输出的信号功率包括码自噪声、部分背景噪声和部分频域窄带脉冲噪声。

在低信噪比信号环境下，利用上下通带内外功率差代替传统使用带内信号功率作为同步门限比较器输入值的方法，降低了同步虚警率。

当信噪比较高的时候，改进方法与传统方法相比，其优点并不突出，当信噪比低于一18 dB后，改进捕获方法比传统方法的捕获概率高。可见，在信噪比较低的情况下，改进的方法比传统的方法有更高的捕获概率，能够有效地提高系统的检测概率和捕获性能。

采用上通带和下通带两个窄带滤波器，分别对其滤出的信号功率谱进行分析和估计。其中，上支路为传统串行单积分滑动相关法，该支路用于滤出解扩后信号功率；下支路用于滤出解扩后上通带以外噪声的一部分功率作为估计。在低信噪比的电力线环境下，利用上下通带内外功率差代替传统使用带内信号功率作为同步门限比较器输入值的方法，降低了同步虚警率，并提高了同步的检测概率。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种低信噪比信号环境下的信号捕获系统，其特征在于，所述系统包括：输入滤波器、解扩器、第一窄带滤波器、第一平方滤波器、第一积分器、加和器、第二窄带滤波器、第二平方滤波器、第二积分器、比较器、时钟控制单元和PN码发生器；所述输入滤波器信号连接于解扩器；所述解扩器分别信号连接于第一窄带滤波器和第二窄带滤波器；所述第一窄带滤波器信号连接于第一平方滤波器；所述第一平方滤波器信号连接于第一积分器；所述第一积分器信号连接于加和器；所述第二窄带滤波器信号连接于第二平方滤波器；所述第二平方滤波器信号连接于第二积分器；所述第二积分器信号连接于加和器；所述加和器信号连接于比较器；所述比较器信号连接于时钟控制单元；所述时钟控制单元信号连接于PN码发生器；所述PN码发生器信号连接于解扩器。

2.如权利要求1所述的低信噪比信号环境下的信号捕获系统，其特征在于，所述输入滤波器，用于对输入信号进行滤波，将滤波后的信号发送至解扩器；所述解扩器，用于滤波后的信号进行解扩，将解扩后的信号分别发送至第一窄带滤波器和第二窄带滤波器；所述第一窄带滤波器，用于将解扩后的信号的上通带进行窄带滤波，将窄带滤波后的信号发送至第一平方检波器；所述第二窄带滤波器，用于将解扩后的信号的下通带进行窄带滤波，将窄带滤波后的信号发送至第二平方检波器。

3.如权利要求2所述的低信噪比信号环境下的信号捕获系统，其特征在于，所述第一平方检波器，用于对接收到的信号进行平方检波，将平方检波后的信号发送至第一积分器；所述第二平方检波器，用于对接收到的信号进行平方检波，将平方检波后的信号发送至第二积分器；所述第一积分器，用于将接收到的信号进行积分，将积分后的信号发送至加和器；所述第二积分器，用于将接收到的信号进行积分，将积分后的信号发送至加和器；所述加和器，用于对接收到的两个信号进行作差后，取绝对值，将绝对值发送至比较器；所述比较器，用于将接收到的绝对值和设定的门限值进行比较，根据比较结果发送控制命令至时钟控制单元；所述时钟控制单元，用于根据接收到的时钟控制命令，进而控制PNV码发生器的运行状态；所述PN码发生器，用于根据接收到的控制命令改变本地编码序列的相位状态。

4.一种基于权利要求1至3之一所述的低信噪比信号环境下的信号捕获系统的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：输入滤波器对接收到的含有噪声的信号进行滤波，将滤波后的信号发送至解扩器；

步骤2：解扩器对信号进行解扩，将信号分别发送至第一窄带滤波器和第二窄带滤波器；

步骤3：第一窄带滤波器对接收到的信号进行上通带窄带滤波，获得上通窄带信号；第二窄带滤波器对接收到的信号进行上通带窄带滤波，获得下通窄带信号；

步骤4：第一平方检波器对上通窄带信号进行平方检波，将平方检波后的信号发送至第一积分器；第二平方检波器对下通窄带信号进行平方检波，将平方检波后的信号发送至第二积分器；

步骤5：第一积分器对接收到的信号进行积分处理，将处理后的信号发送至加和器；第二积分器对接收到的信号进行积分处理，将处理后的信号发送至加和器；

步骤6：所述加和器对接收到的两个信号进行作差运算，对作差运算后的值取绝对值，将绝对值发送至比较器；

步骤7：比较器判断该值门限值做比较，当它低于设定的门限值时，输出一个信号给时钟控制单元，以控制时钟控制单元的工作状态，进而控制PN码发生器，改变本地编码序列的相位状态；改变后的本地序列相位状态再返回步骤1；

步骤8：当积分器的输出大于比较器设定的阈值时，表示已完成对发送来的编码序列相位的捕捉，门限比较器的输出不再改变时钟电路的工作状态，而是给跟踪同步电路输送信号，进入编码序列的同步跟踪。

5.如权利要求4所述的低信噪比信号环境下的信号捕获方法，其特征在于，所述第一窄带滤波器的窄带滤波方法包括以下步骤：

步骤1：设接收机接收到的信号为：；式中， QUOTE 为接收信号的振幅； 为发送的信息码； 为扩频的伪随机码； 为BPSK载波频率；为低压电力线信道上的噪声；

步骤2：计算出上通带的输出有用信号功率为：

其中，O≤|ε|≤1为本地PN码与接收PN码的相对时延。

6.如权利要求5所述的低信噪比信号环境下的信号捕获方法，其特征在于，所述第二窄带滤波器的窄带滤波方法包括以下步骤：

步骤1：设接收机接收到的信号为： ；式中， 为接收信号的振幅； 为发送的信息码； 为扩频的伪随机码； 为BPSK载波频率； 为低压电力线信道上的噪声；

步骤2：计算出下通带的输出有用信号功率为：

其中，O≤|ε|≤1为本地PN码与接收PN码的相对时延。

7.如权利要求4所述的低信噪比信号环境下的信号捕获方法，其特征在于，所述低信噪比信号环境下的背景噪声在上通带与下通带的输出功率值相同，可以相互抵消。

8.如权利要求4所述的低信噪比信号环境下的信号捕获方法，其特征在于，所述低信噪比信号环境下的单频噪声在下通带的输出功率与其在上通带的输出功率值相同，可相互抵消。