CN111884984B - 快变载波多普勒频移捕获系统 - Google Patents

快变载波多普勒频移捕获系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种快变载波多普勒频移捕获系统，旨在提供能够在高动态场景下有效、精确、快速地测量快变载波多普勒频移的捕获系统。本发明通过下述技术方案实现：第一级滤波采样单元对接收信号进行第一级滤波采样，第一级乒乓缓存单元实现信号采样的准实时处理，第一级频率补偿单元采用多个粗略频率子槽对第一级乒乓缓存单元中的采样数据完成载波频率的粗略补偿，第二级滤波采样单元对粗略补偿后的采样数据进行第二级滤波采样，第二级频率补偿单元采用多个精细频率子槽对第二级乒乓缓存单元中的采样数据完成载波频率的精细补偿，经过非线性变换单元、快速傅里叶变换单元、峰值搜索单元和频率解算单元，完成快变载波多普勒频移的精确捕获。

Description

快变载波多普勒频移捕获系统
技术领域
本发明属于无线通信领域，涉及一种快变载波多普勒频移捕获系统。
技术背景
在无线通信中，卫星、飞行器等目标常处于高速机动状态，运动载体存在速度、加速度,这将导致在通信过程中载波存在多普勒频移，由于接收载体通常也在快速运动，因此发送端与接收端处于复杂相对运动状态，使得通信信号出现“多普勒效应”的现象，则接收信号将存在一个快速变化的载波多普勒频移，载波多普勒一阶变化率和载波多普勒高阶变化率会使信号频谱出现“时变平台效应”。传统频域测量方法主要是采用基于FFT运算对载波频率进行估计检测，当不存在载波多普勒变化率或其较小时，基于FFT运算的算法虽然能较精确地得到载波多普勒频偏估计值，然而当多普勒变化率较大时，由于进行分段FFT运算产生的信号功率谱会发生“频域平移”现象，将大大减小非相干累加的有效性，降低接收信号的检测性能，若采用最大似然估计方法基于三维搜索的思想对载波多普勒频移、载波多普勒一阶变化率和载波多普勒二阶变化率进行估计测量，由于计算量过于庞大，工程实现上不易实现。因此，传统捕获系统已无法精确测量快变载波多普勒频移。
传统的载波环在处理存在快变载波多普勒频移的接收信号时，如果不增加环路带宽，载波多普勒频移及其变化率会使载波超出载波环的捕获频带，而环路带宽的增加将会引入更多噪声导致准确度的降低，当引入噪声的电平接近或超过环路的门限电压时，将导致跟踪环路失锁，为了跟踪环路快速而稳定地入锁，且保证跟踪环路锁定过程中不易失锁，在开始信号跟踪之前进行信号捕获时，需要进一步提高载波频率的测量精度，使得信号捕获估算出的载波频率估计值与真实载波频率误差较小，如何有效、精确、快速地测量快变载波多普勒频移，已成为无线通信系统的核心技术。
传统捕获系统对接收信号进行滤波采样处理后得到采样数据，采样数据先直接进行非线性变换实现载波恢复，经过快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)完成时频变换，最后经过峰值搜索、频率解算得到载波频率。当采用傅立叶变换法估计载波的频偏时,其频谱分辨率与采样点数成反比,采样点数越多,频偏分辨率越小,跟踪精度越高。但是在采样间隔固定的条件下,采样点数的增加意味着数据的准备时间加大,远远大于采用DSP进行FFT运算所需的时间。因此采用傅立叶变换估计快变载波多普勒频移是不现实的。由于传统捕获系统只实现了载波多普勒频移的测量，没有测量载波多普勒一阶变化率和载波多普勒二阶变化率，无法校正由于目标高速机动、处理时间延迟造成的频率偏移，测频数据实时性低，频率测量精度差，无法适应实际接收系统的捕获性能需求。
发明内容
本发明针对传统捕获系统测频实时性低，频率测量精度差，无法精确测量快变载波多普勒频移的技术缺陷，提供一种处理实时性好、频率测量误差小、估测准确度高，能够在高动态场景下有效、精确、快速地测量各种调制信号载波频率的快变载波多普勒频移捕获系统。
本发明的上述目的可以通过以下介绍方案予以实现，一种快变载波多普勒频移捕获系统，包括：包括：顺次串联的第一级滤波采样单元、第一级乒乓缓存单元、第一级频率补偿单元、第二级滤波采样单元、第二级乒乓缓存单元、第二级频率补偿单元、非线性变换单元、快速傅里叶变换单元、峰值搜索单元和频率解算单元，其特征在于：第一级滤波采样单元对接收信号进行第一级滤波采样，通过第一级乒乓缓存单元实现信号采样的准实时处理；第一级频率补偿单元根据载波多普勒频移、载波多普勒一阶变化率范围划分多个粗略频率子槽，采用粗略频率子槽对第一级乒乓缓存单元中的采样数据完成载波频率的粗略补偿，粗略补偿后的采样数据经过第二级滤波采样单元进行第二级滤波采样，并进入第二级乒乓缓存单元；第二级频率补偿单元根据第一级频率补偿单元中载波多普勒一阶变化率搜索步进和载波多普勒二阶变化率范围划分为多个精细频率子槽，采用精细频率子槽对第二级乒乓缓存单元中的采样数据完成载波频率的精细补偿，精细补偿后的采样数据经过非线性变换单元、快速傅里叶变换单元和峰值搜索单元完成非线性变换、快速傅里叶变换和峰值搜索，得到积分峰值及其所在轮次信息；频率解算单元根据积分峰值及其所在轮次信息进行频率解算，结合信号采样时间和数据处理时间，对频率解算单元输出的捕获结果进行校正，得到当前时刻接收信号的载波多普勒频移、载波多普勒一阶变化率和载波多普勒二阶变化率，完成快变载波多普勒频移的精确捕获。
本发明相对于传统捕获系统具有以下有益效果：
处理实时性好。本发明对接收信号的载波多普勒频移、载波多普勒一阶变化率和载波多普勒二阶变化率进行高精度的测量，相比于传统捕获系统，解决了高动态场景的捕获技术问题，可适应高动态场景的捕获性能需求。
频率测量精度高。本发明采用频率解算单元，根据采样时间和数据处理时间，校正得到当前时刻接收信号的载波多普勒频移、载波多普勒一阶变化率和载波多普勒二阶变化率，相比于传统捕获系统，进一步提高了载波频率的测量精度，有效地提升了多普勒频偏测量的可靠性。
适应各种调制信号。本发明采用非线性变换单元，根据接收信号的调制类型选择相对应的倍频模式，对采样数据进行非线性变换以实现载波恢复，相比于传统捕获系统，可适应各种不同调制类型的接收信号。
附图说明
图1是本发明快变载波多普勒频移捕获系统结构原理示意图。
图2是图1中第一级滤波采样单元、第二级滤波采样单元的结构原理示意图。
图3是图1中第一级频率补偿单元的结构原理示意图。
图4是图1中第二级频率补偿单元的结构原理示意图。
图5是图1中非线性变换单元的结构原理示意图。
下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
具体实施方式
参阅图1。一种快变载波多普勒频移捕获系统，包括：包括：顺次串联的第一级滤波采样单元、第一级乒乓缓存单元、第一级频率补偿单元、第二级滤波采样单元、第二级乒乓缓存单元、第二级频率补偿单元、非线性变换单元、快速傅里叶变换单元、峰值搜索单元和频率解算单元，其中：第一级滤波采样单元对接收信号进行第一级滤波采样，通过第一级乒乓缓存单元实现信号采样的准实时处理；第一级频率补偿单元根据载波多普勒频移、载波多普勒一阶变化率范围划分多个粗略频率子槽，采用粗略频率子槽对第一级乒乓缓存单元中的采样数据完成载波频率的粗略补偿，粗略补偿后的采样数据经过第二级滤波采样单元进行第二级滤波采样，并进入第二级乒乓缓存单元；第二级频率补偿单元根据第一级频率补偿单元中载波多普勒一阶变化率搜索步进和载波多普勒二阶变化率范围划分为多个精细频率子槽，采用精细频率子槽对第二级乒乓缓存单元中的采样数据完成载波频率的精细补偿，精细补偿后的采样数据经过非线性变换单元、快速傅里叶变换单元和峰值搜索单元完成非线性变换、快速傅里叶变换和峰值搜索，得到积分峰值及其所在轮次信息；频率解算单元根据积分峰值及其所在轮次信息进行频率解算，结合信号采样时间和数据处理时间，对频率解算单元输出的捕获结果进行校正，得到当前时刻接收信号的载波多普勒频移、载波多普勒一阶变化率和载波多普勒二阶变化率，完成快变载波多普勒频移的精确捕获。
参阅图2。第一级滤波采样单元根据接收信号的数据频率fad和采样频率fsamp采用公式fsamp×232/fad进行数据转换，将得到的采样频率控制字Ksamp1送入直接数字式频率合成器DDS，直接数字式频率合成器DDS产生清零脉冲，根据这个清零脉冲对输入数据进行积分清零，结合第二级滤波采样单元的积分点数M和快速傅里叶变换单元的快速傅里叶变换点数N，得到信号采样时间tsamp为M×N/fsamp。
参阅图3。第一级频率补偿单元将载波多普勒频移范围划分为总数Ldopl+1个载波多普勒搜索子槽，载波多普勒频移搜索轮次ldopl∈(0,1，…，Ldopl)，载波多普勒频移搜索步进
Figure GDA0003689339740000041
粗略频率子槽内载波多普勒频移
Figure GDA00036893397400000424
为
Figure GDA0003689339740000042
并从最小载波多普勒频移
Figure GDA0003689339740000043
顺次搜索至最大载波多普勒频移
Figure GDA0003689339740000044
将载波多普勒一阶变化率范围划分成总数Lrate1+1个载波多普勒一阶变化率搜索子槽，载波多普勒一阶变化率搜索轮次lrate1∈(0,1，…，Lrate1)，载波多普勒一阶变化率搜索步进
Figure GDA0003689339740000045
粗略频率子槽内载波多普勒一阶变化率
Figure GDA0003689339740000046
为
Figure GDA0003689339740000047
并从最小载波多普勒一阶变化率
Figure GDA0003689339740000048
顺次搜索至最大载波多普勒一阶变化率
Figure GDA0003689339740000049
再采用公式
Figure GDA00036893397400000410
对粗略频率子槽内的载波多普勒频移
Figure GDA00036893397400000411
进行数据转换，得到载波多普勒频移控制字
Figure GDA00036893397400000412
同时采用公式
Figure GDA00036893397400000413
对粗略频率子槽内的载波多普勒一阶变化率
Figure GDA00036893397400000414
进行数据转换，得到载波多普勒一阶变化率控制字
Figure GDA00036893397400000415
最后对载波多普勒频移控制字
Figure GDA00036893397400000416
进行一次累加得到查询地址，通过地址映射、查表生成载波多普勒频移的本地载波，同时对载波多普勒一阶变化率控制字
Figure GDA00036893397400000417
进行两次累加得到查询地址，通过地址映射、查表生成载波多普勒一阶变化率的本地载波，利用两路生成的本地载波进行复乘运算得到本地复合载波，本地复合载波与第一级乒乓缓存单元输出的采样数据进行复乘运算完成载波频率的粗略补偿。
第二级滤波采样单元采用公式232/M得到第二级采样频率控制字为Ksamp2，对粗略补偿后的采样数据进行第二级滤波采样，将第二级滤波采样的采样数据存入第二级乒乓缓存单元，实现两级数据处理的准实时后，结合第一级频率补偿单元中载波多普勒频移搜索轮次总数Ldopl+1、载波多普勒一阶变化率搜索轮次总数Lrate1+1和两级数据处理时钟fsys，得到数据处理时间tdeal为(Ldopl+1)×(Lrate1+1)×M×N/fsys，其中，M为第二级滤波采样积分点数，N为快速傅里叶变换点数。
参阅图4。第二级频率补偿单元将第一级频率补偿单元中的载波多普勒一阶变化率搜索步进
Figure GDA00036893397400000418
划分成总数Lrate2+1个载波多普勒一阶变化率搜索子槽，载波多普勒一阶变化率搜索轮次lrate2∈(0,1，…，Lrate2)，载波多普勒一阶变化率搜索步进
Figure GDA00036893397400000419
精细频率子槽内载波多普勒一阶变化率
Figure GDA00036893397400000420
为
Figure GDA00036893397400000421
并从
Figure GDA00036893397400000422
顺次搜索至
Figure GDA00036893397400000423
将载波多普勒二阶变化率范围划分成总数Lacce+1个载波多普勒二阶变化率搜索子槽，载波多普勒二阶变化率搜索轮次lacce∈(0,1，…，Lacce)，载波多普勒二阶变化率搜索步进
Figure GDA0003689339740000051
精细频率子槽内载波多普勒二阶变化率
Figure GDA0003689339740000052
为
Figure GDA0003689339740000053
并从最小载波多普勒二阶变化率
Figure GDA0003689339740000054
顺次搜索至最大载波多普勒二阶变化率
Figure GDA0003689339740000055
再采用公式
Figure GDA0003689339740000056
对精细频率子槽内的载波多普勒一阶变化率
Figure GDA0003689339740000057
进行数据转换，得到载波多普勒一阶变化率控制字
Figure GDA0003689339740000058
同时采用公式
Figure GDA0003689339740000059
对精细频率子槽内的载波多普勒二阶变化率
Figure GDA00036893397400000510
进行数据转换，得到载波多普勒二阶变化率控制字
Figure GDA00036893397400000511
最后对载波多普勒一阶变化率控制字
Figure GDA00036893397400000512
进行两次累加得到查询地址，通过地址映射、查表生成载波多普勒一阶变化率的本地载波，同时对载波多普勒二阶变化率控制字
Figure GDA00036893397400000513
进行三次累加得到查询地址，通过地址映射、查表生成载波多普勒二阶变化率的本地载波，利用两路生成的本地载波进行复乘运算得到本地复合载波，本地复合载波与第二级乒乓缓存单元输出的采样数据进行复乘运算完成载波频率的精细补偿。
参阅图5。非线性变换单元将单载波信号、PM信号划为非线性变换单元的非线性变换参数ksq＝1的单倍频模式，双相相移键控(BPSK)信号划为ksq＝2的二倍频模式，正交相移键控(QPSK)信号划为ksq＝4的四倍频模式，八进制相移键控(8PSK)信号划分为ksq＝8的八倍频模式，根据接收信号的调制类型选择相对应的倍频模式，对精细补偿后的采样数据进行载波恢复，载波多普勒频移的测量精度
Figure GDA00036893397400000514
为fsamp/M/ksq/N，其中，fsamp为接收信号采样频率，M为第二级滤波采样积分点数，N为快速傅里叶变换点数。
快速傅里叶变换单元对载波恢复的数据进行N点快速傅里叶变换得到积分数据，峰值搜索单元对所有轮次的积分数据进行比较搜索，得到积分峰值及其所在轮次信息，轮次信息包括第一级数据处理中载波多普勒频移轮次
Figure GDA00036893397400000515
载波多普勒一阶变化率轮次
Figure GDA00036893397400000516
第二级数据处理中载波多普勒一阶变化率轮次
Figure GDA00036893397400000517
载波多普勒二阶变化率轮次
Figure GDA00036893397400000518
和快速傅里叶变换指数
Figure GDA00036893397400000519
频率解算单元根据峰值搜索单元输出的峰值信息分别得到载波多普勒频移测量值
Figure GDA00036893397400000520
为
Figure GDA00036893397400000521
载波多普勒一阶变化率测量值
Figure GDA00036893397400000522
为
Figure GDA00036893397400000523
载波多普勒二阶变化率测量值
Figure GDA00036893397400000524
为
Figure GDA00036893397400000525
结合信号采样时间tsamp和数据处理时间tdeal，校正得到当前时刻接收信号的载波多普勒频移
Figure GDA00036893397400000621
为
Figure GDA0003689339740000061
载波多普勒一阶变化率
Figure GDA0003689339740000062
为
Figure GDA0003689339740000063
载波多普勒二阶变化率
Figure GDA0003689339740000064
为
Figure GDA00036893397400000620
其中，
Figure GDA0003689339740000065
为最小载波多普勒频移，
Figure GDA0003689339740000066
为最小载波多普勒一阶变化率，
Figure GDA0003689339740000067
为载波多普勒频移搜索步进，ldopl为载波多普勒频移搜索轮次，
Figure GDA0003689339740000068
为载波多普勒频移的测量精度，
Figure GDA0003689339740000069
为快速傅里叶变换指数，
Figure GDA00036893397400000610
为载波多普勒一阶变化率峰值轮次、
Figure GDA00036893397400000611
为载波多普勒一阶变化率搜索步进，
Figure GDA00036893397400000612
为第二级数据处理中载波多普勒一阶变化率峰值轮次、
Figure GDA00036893397400000613
为第二级数据处理中载波多普勒一阶变化率搜索步进、
Figure GDA00036893397400000614
为最小载波多普勒二阶变化率、
Figure GDA00036893397400000615
为载波多普勒二阶变化率搜索步进，
Figure GDA00036893397400000616
为载波多普勒二阶变化率峰值轮次。
下面以范例具体分析：
设接收信号为BPSK信号，调制符号速率为10.0kbps，系统处理时钟为180MHz，载波多普勒频移范围为±120.0kHz，载波多普勒一阶变化率范围为±7.5kHz/s，载波多普勒一阶变化率范围为±0.5kHz/s2。
第一级滤波采样单元中采样频率fsamp为640.0kHz，第二级滤波采样单元的积分点数M为128，快速傅里叶变换单元的快速傅里叶变换点数N为1024，则信号采样时间tsamp为0.2048s；第一级频率补偿单元将载波多普勒频移以3.0kHz为搜索步进划分41个粗略多普勒子槽、载波多普勒一阶变化率以300.0Hz/s为搜索步进划分成67个粗略一阶变化率子槽，数据处理时间tdeal约为0.201s；第二级频率补偿单元将载波多普勒一阶变化率以5.0Hz/s为搜索步进划分成125个精细一阶变化率子槽，载波多普勒二阶变化率以75.0Hz/s2为搜索步进划分成8个精细二阶变化率子槽，后续数据处理采用8路并行；非线性变换单元选择二倍频模式；峰值搜索单元对所有轮次的积分数据进行比较搜索，得到积分峰值及其所在轮次信息；频率解算单元根据峰值搜索单元输出的峰值信息结合信号采样时间tsamp和数据处理时间tdeal，校正得到当前时刻接收信号的载波多普勒频移
Figure GDA00036893397400000617
载波多普勒一阶变化率
Figure GDA00036893397400000618
和载波多普勒二阶变化率
Figure GDA00036893397400000619
经过试验分析验证：在范例场景下，本发明的载波多普勒频移测量误差优于±5.0Hz、载波多普勒一阶变化率测量误差优于±10.0Hz/s、载波多普勒一阶变化率测量误差优于±50.0Hz/s2。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及设备；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种快变载波多普勒频移捕获系统，包括：顺次串联的第一级滤波采样单元、第一级乒乓缓存单元、第一级频率补偿单元、第二级滤波采样单元、第二级乒乓缓存单元、第二级频率补偿单元、非线性变换单元、快速傅里叶变换单元、峰值搜索单元和频率解算单元，其特征在于：第一级滤波采样单元对接收信号进行第一级滤波采样，通过第一级乒乓缓存单元实现信号采样的准实时处理；第一级频率补偿单元根据载波多普勒频移范围、载波多普勒一阶变化率范围划分多个粗略频率子槽，采用粗略频率子槽对第一级乒乓缓存单元中的采样数据完成载波频率的粗略补偿，粗略补偿后的采样数据经过第二级滤波采样单元进行第二级滤波采样，并进入第二级乒乓缓存单元；第二级频率补偿单元根据第一级频率补偿单元中载波多普勒一阶变化率搜索步进和载波多普勒二阶变化率范围划分为多个精细频率子槽，采用精细频率子槽对第二级乒乓缓存单元中的采样数据完成载波频率的精细补偿，精细补偿后的采样数据经过非线性变换单元、快速傅里叶变换单元和峰值搜索单元完成非线性变换、快速傅里叶变换和峰值搜索，得到积分峰值及其所在轮次信息；频率解算单元根据积分峰值及其所在轮次信息进行频率解算，结合信号采样时间和数据处理时间，对频率解算单元输出的捕获结果进行校正，得到当前时刻接收信号的载波多普勒频移、载波多普勒一阶变化率和载波多普勒二阶变化率，完成快变载波多普勒频移的精确捕获。
2.如权利要求1所述的快变载波多普勒频移捕获系统，其特征在于：第一级滤波采样单元根据接收信号的数据频率fad和采样频率fsamp采用公式fsamp×232/fad进行数据转换，将得到的采样频率控制字Ksamp1送入直接数字式频率合成器DDS，直接数字式频率合成器DDS产生清零脉冲，根据这个清零脉冲对输入数据进行积分清零，结合第二级滤波采样单元的积分点数M和快速傅里叶变换单元的快速傅里叶变换点数N，得到信号采样时间tsamp为M×N/fsamp。
3.如权利要求1所述的快变载波多普勒频移捕获系统，其特征在于：第一级频率补偿单元将载波多普勒频移范围划分为总数Ldopl+1个载波多普勒搜索子槽，并且载波多普勒频移搜索轮次ldopl∈(0,1,…,Ldopl)，载波多普勒频移搜索步进
Figure FDA0003699052970000011
粗略频率子槽内载波多普勒频移
Figure FDA0003699052970000012
为
Figure FDA0003699052970000013
并从最小载波多普勒频移
Figure FDA0003699052970000014
顺次搜索至最大载波多普勒频移
Figure FDA0003699052970000015
同时将载波多普勒一阶变化率范围划分成总数Lrate1+1个载波多普勒一阶变化率搜索子槽，载波多普勒一阶变化率搜索轮次lrate1∈(0,1,…,Lrate1)，载波多普勒一阶变化率搜索步进
Figure FDA0003699052970000016
粗略频率子槽内载波多普勒一阶变化率
Figure FDA0003699052970000017
为
Figure FDA0003699052970000018
并从最小载波多普勒一阶变化率
Figure FDA0003699052970000019
顺次搜索至最大载波多普勒一阶变化率
Figure FDA0003699052970000021
4.如权利要求3所述的快变载波多普勒频移捕获系统，其特征在于：第一级频率补偿单元采用公式
Figure FDA0003699052970000022
对粗略频率子槽内的载波多普勒频移
Figure FDA0003699052970000023
进行数据转换，得到载波多普勒频移控制字
Figure FDA0003699052970000024
再采用公式
Figure FDA0003699052970000025
对粗略频率子槽内的载波多普勒一阶变化率
Figure FDA0003699052970000026
进行数据转换，得到载波多普勒一阶变化率控制字
Figure FDA0003699052970000027
最后对载波多普勒频移控制字
Figure FDA0003699052970000028
进行一次累加得到查询地址，通过地址映射、查表生成载波多普勒频移的本地载波，同时对载波多普勒一阶变化率控制字
Figure FDA0003699052970000029
进行两次累加得到查询地址，通过地址映射、查表生成载波多普勒一阶变化率的本地载波，利用两路生成的本地载波进行复乘运算得到本地复合载波，本地复合载波与第一级乒乓缓存单元输出的采样数据进行复乘运算完成载波频率的粗略补偿。
5.如权利要求1所述的快变载波多普勒频移捕获系统，其特征在于：第二级滤波采样单元采用公式232/M得到第二级采样频率控制字为Ksamp2，对粗略补偿后的采样数据进行第二级滤波采样，将第二级滤波采样的采样数据存入第二级乒乓缓存单元，实现两级数据处理的准实时后，结合第一级频率补偿单元中载波多普勒频移搜索轮次总数Ldopl+1、载波多普勒一阶变化率搜索轮次总数Lrate1+1和两级数据处理时钟fsys，得到数据处理时间tdeal为(Ldopl+1)×(Lrate1+1)×M×N/fsys，其中，M为第二级滤波采样积分点数，N为快速傅里叶变换点数。
6.如权利要求1所述的快变载波多普勒频移捕获系统，其特征在于：第二级频率补偿单元将第一级频率补偿单元中的载波多普勒一阶变化率搜索步进
Figure FDA00036990529700000210
划分成总数Lrate2+1个载波多普勒一阶变化率搜索子槽，并且载波多普勒一阶变化率搜索轮次lrate2∈(0,1,…,Lrate2)，载波多普勒一阶变化率搜索步进
Figure FDA00036990529700000211
精细频率子槽内载波多普勒一阶变化率
Figure FDA00036990529700000212
并从
Figure FDA00036990529700000213
顺次搜索至
Figure FDA00036990529700000214
同时将载波多普勒二阶变化率范围划分成总数Lacce+1个载波多普勒二阶变化率搜索子槽，载波多普勒二阶变化率搜索轮次lacce∈(0,1,…,Lacce)，载波多普勒二阶变化率搜索步进
Figure FDA00036990529700000215
精细频率子槽内载波多普勒二阶变化率
Figure FDA00036990529700000216
为
Figure FDA00036990529700000217
并从最小载波多普勒二阶变化率
Figure FDA00036990529700000218
顺次搜索至最大载波多普勒二阶变化率
Figure FDA00036990529700000219
7.如权利要求6所述的快变载波多普勒频移捕获系统，其特征在于：第二级频率补偿单元采用公式
Figure FDA0003699052970000031
对精细频率子槽内的载波多普勒一阶变化率
Figure FDA0003699052970000032
进行数据转换，得到载波多普勒一阶变化率控制字
Figure FDA0003699052970000033
同时采用公式
Figure FDA0003699052970000034
对精细频率子槽内的载波多普勒二阶变化率
Figure FDA0003699052970000035
进行数据转换，得到载波多普勒二阶变化率控制字
Figure FDA0003699052970000036
最后对载波多普勒一阶变化率控制字
Figure FDA0003699052970000037
进行两次累加得到查询地址，通过地址映射、查表生成载波多普勒一阶变化率的本地载波，同时对载波多普勒二阶变化率控制字
Figure FDA0003699052970000038
进行三次累加得到查询地址，通过地址映射、查表生成载波多普勒二阶变化率的本地载波，利用两路生成的本地载波进行复乘运算得到本地复合载波，本地复合载波与第二级乒乓缓存单元输出的采样数据进行复乘运算完成载波频率的精细补偿。
8.如权利要求1所述的快变载波多普勒频移捕获系统，其特征在于：非线性变换单元将单载波信号、PM信号划为非线性变换单元的非线性变换参数ksq＝1的单倍频模式，双相相移键控(BPSK)信号划为ksq＝2的二倍频模式，正交相移键控(QPSK)信号划为ksq＝4的四倍频模式，八进制相移键控(8PSK)信号划分为ksq＝8的八倍频模式，根据接收信号的调制类型选择相对应的倍频模式，对精细补偿后的采样数据进行载波恢复，载波多普勒频移的测量精度
Figure FDA0003699052970000039
为fsamp/M/ksq/N，其中，fsamp为接收信号采样频率，M为第二级滤波采样积分点数，N为快速傅里叶变换点数。
9.如权利要求1所述的快变载波多普勒频移捕获系统，其特征在于：快速傅里叶变换单元对载波恢复的数据进行N点快速傅里叶变换得到积分数据，峰值搜索单元对所有轮次的积分数据进行比较搜索，得到积分峰值及其所在轮次信息，其中，轮次信息包括第一级数据处理中载波多普勒频移峰值轮次
Figure FDA00036990529700000310
载波多普勒一阶变化率峰值轮次
Figure FDA00036990529700000311
第二级数据处理中载波多普勒一阶变化率峰值轮次
Figure FDA00036990529700000312
载波多普勒二阶变化率峰值轮次
Figure FDA00036990529700000313
和快速傅里叶变换峰值指数
Figure FDA00036990529700000314
10.如权利要求1所述的快变载波多普勒频移捕获系统，其特征在于：频率解算单元根据峰值搜索单元输出的峰值信息分别得到载波多普勒频移测量值
Figure FDA00036990529700000315
为
Figure FDA00036990529700000316
载波多普勒一阶变化率测量值
Figure FDA00036990529700000317
为
Figure FDA00036990529700000318
载波多普勒二阶变化率测量值
Figure FDA00036990529700000319
为
Figure FDA00036990529700000320
结合信号采样时间tsamp和数据处理时间tdeal，校正得到当前时刻接收信号的载波多普勒频移
Figure FDA00036990529700000321
载波多普勒一阶变化率
Figure FDA00036990529700000322
为
Figure FDA0003699052970000041
载波多普勒二阶变化率
Figure FDA0003699052970000042
为
Figure FDA0003699052970000043
其中，
Figure FDA0003699052970000044
为最小载波多普勒频移、
Figure FDA0003699052970000045
为最小载波多普勒一阶变化率、
Figure FDA0003699052970000046
为载波多普勒频移搜索步进、
Figure FDA0003699052970000047
为载波多普勒频移峰值轮次、
Figure FDA0003699052970000048
为载波多普勒频移的测量精度、
Figure FDA0003699052970000049
为快速傅里叶变换峰值指数、
Figure FDA00036990529700000410
为载波多普勒一阶变化率峰值轮次、
Figure FDA00036990529700000411
为载波多普勒一阶变化率搜索步进、
Figure FDA00036990529700000412
为第二级数据处理中载波多普勒一阶变化率峰值轮次、
Figure FDA00036990529700000413
为第二级数据处理中载波多普勒一阶变化率搜索步进、
Figure FDA00036990529700000414
为最小载波多普勒二阶变化率、
Figure FDA00036990529700000415
为载波多普勒二阶变化率搜索步进、
Figure FDA00036990529700000416
为载波多普勒二阶变化率峰值轮次。
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