CN113472464B - 用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法和系统。通过提高中频采样信号的采样率，对中频采样信号进行预处理，以获取射频采样信号；基于射频采样信号的信号参数和多普勒动态参数，确定多普勒模拟动态时延；通过累加控制对多普勒模拟动态时延执行插值处理，以获取多普勒模拟高频度动态时延，多普勒模拟高频度动态时延以动态时延控制字的形式来表征；将动态时延控制字划分为整数部分的第一动态时延和小数部分的第二动态时延；将射频采样信号分别发送至数据缓存区和可变时延滤波器组，以获得经数据缓存区存储转发的第一输出信号和经可变时延滤波器组滤波的第二输出信号；整合第一输出信号与第二输出信号。

Description

用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法和系统

技术领域

本发明属于卫星技术领域，尤其涉及一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法和系统。

背景技术

卫星信道模拟器能够实时模拟信号传播特性，是卫星发射前在地面对接测试不可缺少的设备。卫星信号接收系统通过测量信号的传播时延来测量卫星到接收机之间的距离，从而进行定位解算。当接收机与卫星间存在相对速度时，其在信号上体现为信号的多普勒效应，对信号的传播时延测量具有较大的影响。

因此，实现信号高动态多普勒特性模拟对于卫星信道的模拟具有重要意义。如何利用卫星信道模拟器对高动态多普勒特性进行模拟，从而实现实时多普勒模拟是卫星技术领域亟需解决的技术问题之一。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方案，以解决上述技术问题。

本发明第一方面公开了一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法，所述方法包括：

步骤S1、通过提高中频采样信号的采样率，对所述中频采样信号进行预处理，以获取射频采样信号；

步骤S2、基于所述射频采样信号的信号参数和多普勒动态参数，确定多普勒模拟动态时延，其中：所述信号参数包括多数射频采样信号的初始载波频率和初始相位；所述多普勒动态参数包括多普勒频率和多普勒频率变化率；

步骤S3、利用相位加速度累加器和相位速度累加器，通过累加控制对所述多普勒模拟动态时延执行插值处理，以获取多普勒模拟高频度动态时延，所述多普勒模拟高频度动态时延以动态时延控制字的形式来表征；

步骤S4、将所述动态时延控制字划分为整数部分的第一动态时延和小数部分的第二动态时延，所述第一动态时延通过数据缓存区的存储转发来实现，所述第二动态时延由基于多相滤波结构的可变时延滤波器组来实现；

步骤S5、将所述射频采样信号分别发送至所述数据缓存区和所述可变时延滤波器组，以获得经所述数据缓存区存储转发的第一输出信号和经所述可变时延滤波器组滤波的第二输出信号；

步骤S6、整合所述第一输出信号与所述第二输出信号，经整合后的输出信号表征所述高动态卫星信道多普勒特性。

根据本发明第一方面的方法，所述步骤S2具体包括：

步骤S2-1、基于所述初始载波频率、多普勒频率、多普勒频率变化率，利用公式(1)计算所述射频采样信号的动态载波频率：

其中，f表示所述动态载波频率，f₀表示所述初始载波频率，f_d表示所述多普勒频率，m表示时间，f′_d表示所述多普勒频率变化率，*表示点乘；

步骤S2-2、利用公式(2)来表征所述射频采样信号的动态相位：

2πfm+θ₀＝2πf₀(m+τ(m))+θ₀ (2)

其中，θ₀表示所述初始相位，2πfm+θ₀表示基于所述动态载波频率f来表征的所述动态相位，2πf₀(m+τ(m))+θ₀表征基于所述多普勒模拟动态时延τ(m)来表征的所述动态相位；

步骤S2-3、结合所述公式(1)和所述公式(2)，求解所述多普勒模拟动态时延，如公式(3)：

其中，所述多普勒模拟动态时延的参数频度为毫秒级。

根据本发明第一方面的方法，在所述步骤S3中，获取所述多普勒模拟高频度动态时延具体包括：

步骤S3-1、利用采样脉冲对所述多普勒频率变化率的输入量执行第一累加控制，并将所述第一累加控制的结果发送至所述相位加速度累加器；

步骤S3-2、利用所述采样脉冲对所述相位加速度累加器的输出与所述多普勒频率执行第二累加控制，并将所述第二累加控制的结果发送至所述相位速度累加器；

步骤S3-3、将所述相位速度累加器的输出与所述初始相位相加，以获得所述多普勒模拟高频度动态时延，将所述多普勒模拟高频度动态时延与标称频率控制字相加，以获得所述动态时延控制字；

其中，所述采样脉冲为累加使能脉冲，所述多普勒频率变化率为第一插值参数，所述多普勒频率为第二插值参数，所述初始相位为第三插值参数。

根据本发明第一方面的方法，在所述步骤S4中，所述可变时延滤波器组的多相滤波结构包含若干条具有不同相位的多相支路，每一条支路上均包含带通滤波器和可变时延滤波器，由所述每一条支路上的可变时延滤波器来模拟所述第二动态时延。

根据本发明第一方面的方法，在所述步骤S5中，所述数据缓存区对接收到的所述射频采样信号进行存储，并在转发所述射频采样信号时，生成具有第一动态延时的第一输出信号。

根据本发明第一方面的方法，在所述步骤S6中，对所述第一输出信号和所述第二输出信号进行求和，并对求和后的信号进行下变频处理，以获取所述输出信号，所述输出信号具有实时多普勒特性。

根据本发明第一方面的方法，在所述步骤S6中，对所述第一输出信号和所述第二输出信号进行求和，并对求和后的信号进行下变频处理，以获取所述输出信号，所述输出信号具有实时多普勒特性。

本发明第二方面公开了一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的系统，所述系统包括：

第一处理单元，被配置为，通过提高中频采样信号的采样率，对所述中频采样信号进行预处理，以获取射频采样信号；

第二处理单元，被配置为，基于所述射频采样信号的信号参数和多普勒动态参数，确定多普勒模拟动态时延，其中：

所述信号参数包括多数射频采样信号的初始载波频率和初始相位；所述多普勒动态参数包括多普勒频率和多普勒频率变化率；

第三处理单元，被配置为，利用相位加速度累加器和相位速度累加器，通过累加控制对所述多普勒模拟动态时延执行插值处理，以获取多普勒模拟高频度动态时延，所述多普勒模拟高频度动态时延以动态时延控制字的形式来表征；

第四处理单元，被配置为，将所述动态时延控制字划分为整数部分的第一动态时延和小数部分的第二动态时延，所述第一动态时延通过数据缓存区的存储转发来实现，所述第二动态时延由基于多相滤波结构的可变时延滤波器组来实现；

第五处理单元，被配置为，将所述射频采样信号分别发送至所述数据缓存区和所述可变时延滤波器组，以获得经所述数据缓存区存储转发的第一输出信号和经所述可变时延滤波器组滤波的第二输出信号；

第六处理单元，被配置为，整合所述第一输出信号与所述第二输出信号，经整合后的输出信号表征所述高动态卫星信道多普勒特性。

根据本发明第二方面的系统，所述第二处理单元具体被配置为，采用如下方式确定多普勒模拟动态时延：

基于所述初始载波频率、多普勒频率、多普勒频率变化率，利用公式(1)计算所述射频采样信号的动态载波频率：

其中，f表示所述动态载波频率，f₀表示所述初始载波频率，f_d表示所述多普勒频率，m表示时间，f′_d表示所述多普勒频率变化率，*表示点乘；

利用公式(2)来表征所述射频采样信号的动态相位：

2πfm+θ₀＝2πf₀(m+τ(m))+θ₀ (2)

其中，θ₀表示所述初始相位，2πfm+θ₀表示基于所述动态载波频率f来表征的所述动态相位，2πf₀(m+τ(m))+θ₀表征基于所述多普勒模拟动态时延τ(m)来表征的所述动态相位；

结合所述公式(1)和所述公式(2)，求解所述多普勒模拟动态时延，如公式(3)：

其中，所述多普勒模拟动态时延的参数频度为毫秒级。

根据本发明第二方面的系统，所述第三处理单元具体被配置为，采用如下方式获取所述多普勒模拟高频度动态时延：

利用采样脉冲对所述多普勒频率变化率的输入量执行第一累加控制，并将所述第一累加控制的结果发送至所述相位加速度累加器；

利用所述采样脉冲对所述相位加速度累加器的输出与所述多普勒频率执行第二累加控制，并将所述第二累加控制的结果发送至所述相位速度累加器；

将所述相位速度累加器的输出与所述初始相位相加，以获得所述多普勒模拟高频度动态时延，将所述多普勒模拟高频度动态时延与标称频率控制字相加，以获得所述动态时延控制字；

其中，所述采样脉冲为累加使能脉冲，所述多普勒频率变化率为第一插值参数，所述多普勒频率为第二插值参数，所述初始相位为第三插值参数。

根据本发明第二方面的系统，所述可变时延滤波器组的多相滤波结构包含若干条具有不同相位的多相支路，每一条支路上均包含带通滤波器和可变时延滤波器，由所述每一条支路上的可变时延滤波器来模拟所述第二动态时延。

根据本发明第二方面的系统，所述数据缓存区对接收到的所述射频采样信号进行存储，并在转发所述射频采样信号时，生成具有第一动态延时的第一输出信号。

根据本发明第二方面的系统，所述第五处理单元具体被配置为：对所述可变时延滤波器组的所述每一条支路上的滤波结果进行加权求和，以获取具有第二动态延时的第二输出信号。

根据本发明第二方面的系统，所述第六处理单元具体被配置为：对所述第一输出信号和所述第二输出信号进行求和，并对求和后的信号进行下变频处理，以获取所述输出信号，所述输出信号具有实时多普勒特性。

本发明第三方面公开了一种电子设备。所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本发明第一方面所述的一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法中的步骤。

本发明第四方面公开了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现本发明第一方面所述的一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法中的步骤。

综上，本发明的技术方案通过高速插值获得刷新率较高的多普勒动态参数，以满足卫星信道的近实时动态模拟需求；同时利用基于多相滤波结构的可变时延滤波器，以较低的资源消耗和极少的实时参数更新量，从而实现高动态卫星信道多普勒实时模拟。该技术方案将多普勒特性等效为信号时延的动态变化，通过对信号相位的实时动态控制来实现实时多普勒模拟。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例的一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的对多普勒模拟动态时延执行插值处理的示意图；

图3为根据本发明实施例的基于多相滤波结构的可变时延滤波器组的结构示意图；

图4为根据本发明实施例的各个支路上的可变时延滤波器的结构示意图；

图5为根据本发明实施例的一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的系统的结构图；

图6为根据本发明实施例的一种电子设备的结构图。

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，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，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。

本发明第一方面公开了一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法。图1为根据本发明实施例的一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法的流程图；如图1所示，所述方法包括：

步骤S1、通过提高中频采样信号的采样率，对所述中频采样信号进行预处理，以获取射频采样信号；

步骤S2、基于所述射频采样信号的信号参数和多普勒动态参数，确定多普勒模拟动态时延，其中：所述信号参数包括多数射频采样信号的初始载波频率和初始相位；所述多普勒动态参数包括多普勒频率和多普勒频率变化率；

步骤S3、利用相位加速度累加器和相位速度累加器，通过累加控制对所述多普勒模拟动态时延执行插值处理，以获取多普勒模拟高频度动态时延，所述多普勒模拟高频度动态时延以动态时延控制字的形式来表征；

步骤S4、将所述动态时延控制字划分为整数部分的第一动态时延和小数部分的第二动态时延，所述第一动态时延通过数据缓存区的存储转发来实现，所述第二动态时延由基于多相滤波结构的可变时延滤波器组来实现；

步骤S5、将所述射频采样信号分别发送至所述数据缓存区和所述可变时延滤波器组，以获得经所述数据缓存区存储转发的第一输出信号和经所述可变时延滤波器组滤波的第二输出信号；

步骤S6、整合所述第一输出信号与所述第二输出信号，经整合后的输出信号表征所述高动态卫星信道多普勒特性。

在步骤S1中，通过提高中频采样信号的采样率，对所述中频采样信号进行预处理，以获取射频采样信号。

在一些实施例中，对中频采样信号S₀(n)进行上变频处理，将中频采样信号的所有频点的采样率提高一倍，从而得到射频采样信号S(n)。

在步骤S2中，基于所述射频采样信号的信号参数和多普勒动态参数，确定多普勒模拟动态时延，其中：所述信号参数包括多数射频采样信号的初始载波频率和初始相位；所述多普勒动态参数包括多普勒频率和多普勒频率变化率。

在一些实施例中，所述步骤S2具体包括：

步骤S2-1、基于所述初始载波频率、多普勒频率、多普勒频率变化率，利用公式(1)计算所述射频采样信号的动态载波频率：

其中，f表示所述动态载波频率，f₀表示所述初始载波频率，f_d表示所述多普勒频率，m表示时间，f′_d表示所述多普勒频率变化率，*表示点乘；

步骤S2-2、利用公式(2)来表征所述射频采样信号的动态相位：

2πfm+θ₀＝2πf₀(m+τ(m))+θ₀ (2)

其中，θ₀表示所述初始相位，2πfm+θ₀表示基于所述动态载波频率f来表征的所述动态相位，2πf₀(m+τ(m))+θ₀表征基于所述多普勒模拟动态时延τ(m)来表征的所述动态相位；

步骤S2-3、结合所述公式(1)和所述公式(2)，求解所述多普勒模拟动态时延，如公式(3)：

其中，所述多普勒模拟动态时延的参数频度为毫秒级。

在步骤S3，利用相位加速度累加器和相位速度累加器，通过累加控制对所述多普勒模拟动态时延执行插值处理，以获取多普勒模拟高频度动态时延，所述多普勒模拟高频度动态时延以动态时延控制字的形式来表征。

在一些实施例中，在所述步骤S3中，获取所述多普勒模拟高频度动态时延具体包括：

步骤S3-1、利用采样脉冲对所述多普勒频率变化率的输入量执行第一累加控制，并将所述第一累加控制的结果发送至所述相位加速度累加器；

步骤S3-2、利用所述采样脉冲对所述相位加速度累加器的输出与所述多普勒频率执行第二累加控制，并将所述第二累加控制的结果发送至所述相位速度累加器；

步骤S3-3、将所述相位速度累加器的输出与所述初始相位相加，以获得所述多普勒模拟高频度动态时延，将所述多普勒模拟高频度动态时延与标称频率控制字相加，以获得所述动态时延控制字；

其中，所述采样脉冲为累加使能脉冲，所述多普勒频率变化率为第一插值参数，所述多普勒频率为第二插值参数，所述初始相位为第三插值参数。

具体如图2所示(图2为根据本发明实施例的对多普勒模拟动态时延执行插值处理的示意图)，en_vel_ch为累加使能脉冲(采样脉冲)，用于控制累加的速度，累加使能脉冲(采样脉冲)的频率越高，累加速度越快。各个插值参数根据采样脉冲的频率实时更新，插值参数1(第一插值参数)为整个插值间隔内的多普勒频率变化率，插值参数2(第二插值参数)为插值时刻处的多普勒频率，插值参数3(第三插值参数)为插值时刻处的初始相位。通过各个插值参数更新多普勒模拟高频度动态时延TW，当卫星和信号接收机之间不存在相对动态时，多普勒模拟高频度动态时延TW为0。将给定的标称频率控制字TW₀与多普勒模拟高频度动态时延TW相加得到动态时延控制字T_ctrl(n)。

在步骤S4，将所述动态时延控制字划分为整数部分的第一动态时延和小数部分的第二动态时延，所述第一动态时延通过数据缓存区的存储转发来实现，所述第二动态时延由基于多相滤波结构的可变时延滤波器组来实现。

具体地，所述动态时延控制字以公式(4)来表示：

T_ctrl(n)＝τ_d(n)+τ_s(n) (4)

其中，τ_d(n)为整数部分的第一动态时延，τ_s(n)为小数部分的第二动态时延。

在一些实施例中，所述可变时延滤波器组的多相滤波结构包含若干条具有不同相位的多相支路，每一条支路上均包含带通滤波器和可变时延滤波器，由所述每一条支路上的可变时延滤波器来模拟所述第二动态时延。

具体如图3所示(图3为根据本发明实施例的基于多相滤波结构的可变时延滤波器组的结构示意图)，多相滤波可以按照相位(通过均匀划分)将数字滤波器的系统函数分解成若干个具有不同相位的多相支路(支路0和支路1)，在各个支路上对射频采样信号进行滤波，由此可以利用多个阶数较低的滤波器(BPF为带通滤波器，VFD为可变时延录波器)来实现原本阶数较高的滤波器，在而且在资源消耗较低的情况下保证了处理过程中信号的数据率和效果保持不变。

在步骤S5，将所述射频采样信号分别发送至所述数据缓存区和所述可变时延滤波器组，以获得经所述数据缓存区存储转发的第一输出信号和经所述可变时延滤波器组滤波的第二输出信号。

在一些实施例中，在所述步骤S5中，所述数据缓存区对接收到的所述射频采样信号进行存储，并在转发所述射频采样信号时，生成具有第一动态延时的第一输出信号。

具体地，对于整数部分的第一动态时延的时延设计，采用将射频采样信号存储在数据缓存区中，经过整数时延后转发的方式实现；第一输出信号S_d(n)的表达式如公式(5)所示：

s_d(n)＝S(n+τ_d(n)) (5)

在一些实施例中，在所述步骤S5中，对所述可变时延滤波器组的所述每一条支路上的滤波结果进行加权求和，以获取具有第二动态延时的第二输出信号。

具体如图4所示(图4为根据本发明实施例的各个支路上的可变时延滤波器的结构示意图)，可变时延滤波器组的输出信号y(n)可以用小数部分的第二动态时延τ_s(n)对N+1条支路上的滤波器加权系数C_i(z)，i＝O，1，2，...，N进行实时更新，对输入信号x佃)通过加权求和来表示，其中，当i取0时，该条支路上的滤波系数为常数，即，非动态变化量。由此获得第二输出信号S_s(n)的表达式如公式(6)所示：

s_s(n)＝s(n+τ_s(n)) (6)

由此，通过更新第一动态时延和第二动态时延能够实现可变时延的控制，可变时延滤波器组的系数根据所需延时量实时更新，从而保证在高动态多普勒变化的条件下，仍然可以对多普勒特性进行高精度模拟。

在步骤S6，整合所述第一输出信号与所述第二输出信号，经整合后的输出信号表征所述高动态卫星信道多普勒特性。

在一些实施例中，对所述第一输出信号和所述第二输出信号进行求和，并对求和后的信号进行下变频处理，以获取所述输出信号，所述输出信号具有实时多普勒特性。

求和后的信号s′(n)的表达式如公式(7)所示：

S′(n)＝s_d(n)+s_s(n) (7)

对求和后的信号(射频信号)s′(n)进行数字下变频处理获得中频信号作为具有实时多普勒特性的输出信号。

综上，本发明的技术方案通过高速插值获得刷新率较高的多普勒动态参数，以满足卫星信道的近实时动态模拟需求；同时利用基于多相滤波结构的可变时延滤波器，以较低的资源消耗和极少的实时参数更新量，从而实现高动态卫星信道多普勒实时模拟。该技术方案将多普勒特性等效为信号时延的动态变化，通过对信号相位的实时动态控制来实现实时多普勒模拟。

本发明第二方面公开了一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的系统。图5为根据本发明实施例的一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的系统的结构图；如图5所示，所述系统500包括：

第一处理单元501，被配置为，通过提高中频采样信号的采样率，对所述中频采样信号进行预处理，以获取射频采样信号；

第二处理单元502，被配置为，基于所述射频采样信号的信号参数和多普勒动态参数，确定多普勒模拟动态时延，其中：

所述信号参数包括多数射频采样信号的初始载波频率和初始相位；所述多普勒动态参数包括多普勒频率和多普勒频率变化率；

第三处理单元503，被配置为，利用相位加速度累加器和相位速度累加器，通过累加控制对所述多普勒模拟动态时延执行插值处理，以获取多普勒模拟高频度动态时延，所述多普勒模拟高频度动态时延以动态时延控制字的形式来表征；

第四处理单元504，被配置为，将所述动态时延控制字划分为整数部分的第一动态时延和小数部分的第二动态时延，所述第一动态时延通过数据缓存区的存储转发来实现，所述第二动态时延由基于多相滤波结构的可变时延滤波器组来实现；

第五处理单元505，被配置为，将所述射频采样信号分别发送至所述数据缓存区和所述可变时延滤波器组，以获得经所述数据缓存区存储转发的第一输出信号和经所述可变时延滤波器组滤波的第二输出信号；

第六处理单元506，被配置为，整合所述第一输出信号与所述第二输出信号，经整合后的输出信号表征所述高动态卫星信道多普勒特性。

根据本发明第二方面的系统，所述第二处理单元502具体被配置为，采用如下方式确定多普勒模拟动态时延：

基于所述初始载波频率、多普勒频率、多普勒频率变化率，利用公式(1)计算所述射频采样信号的动态载波频率：

其中，f表示所述动态载波频率，f₀表示所述初始载波频率，f_d表示所述多普勒频率，m表示时间，f′_d表示所述多普勒频率变化率，*表示点乘；

利用公式(2)来表征所述射频采样信号的动态相位：

2πfm+θ₀＝2πf₀(m+τ(m))+θ₀ (2)

其中，θ₀表示所述初始相位，2πfm+θ₀表示基于所述动态载波频率f来表征的所述动态相位，2πf₀(m+τ(m))+θ₀表征基于所述多普勒模拟动态时延τ(m)来表征的所述动态相位；

结合所述公式(1)和所述公式(2)，求解所述多普勒模拟动态时延，如公式(3)：

其中，所述多普勒模拟动态时延的参数频度为毫秒级。

根据本发明第二方面的系统，所述第三处理单元503具体被配置为，采用如下方式获取所述多普勒模拟高频度动态时延：

利用采样脉冲对所述多普勒频率变化率的输入量执行第一累加控制，并将所述第一累加控制的结果发送至所述相位加速度累加器；

利用所述采样脉冲对所述相位加速度累加器的输出与所述多普勒频率执行第二累加控制，并将所述第二累加控制的结果发送至所述相位速度累加器；

将所述相位速度累加器的输出与所述初始相位相加，以获得所述多普勒模拟高频度动态时延，将所述多普勒模拟高频度动态时延与标称频率控制字相加，以获得所述动态时延控制字；

其中，所述采样脉冲为累加使能脉冲，所述多普勒频率变化率为第一插值参数，所述多普勒频率为第二插值参数，所述初始相位为第三插值参数。

根据本发明第二方面的系统，所述可变时延滤波器组的多相滤波结构包含若干条具有不同相位的多相支路，每一条支路上均包含带通滤波器和可变时延滤波器，由所述每一条支路上的可变时延滤波器来模拟所述第二动态时延。

根据本发明第二方面的系统，所述数据缓存区对接收到的所述射频采样信号进行存储，并在转发所述射频采样信号时，生成具有第一动态延时的第一输出信号。

根据本发明第二方面的系统，所述第五处理单元505具体被配置为：对所述可变时延滤波器组的所述每一条支路上的滤波结果进行加权求和，以获取具有第二动态延时的第二输出信号。

根据本发明第二方面的系统，所述第六处理单元506具体被配置为：对所述第一输出信号和所述第二输出信号进行求和，并对求和后的信号进行下变频处理，以获取所述输出信号，所述输出信号具有实时多普勒特性。

本发明第三方面公开了一种电子设备。所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本发明第一方面所述的一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法中的步骤。

图6为根据本发明实施例的一种电子设备的结构图；如图6所示，电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、近场通信(NFC)或其他技术实现。该电子设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该电子设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是电子设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本公开的技术方案相关的部分的结构图，并不构成对本申请方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

本发明第四方面公开了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现本发明第一方面所述的一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法中的步骤。

综上，本发明的技术方案通过高速插值获得刷新率较高的多普勒动态参数，以满足卫星信道的近实时动态模拟需求；同时利用基于多相滤波结构的可变时延滤波器，以较低的资源消耗和极少的实时参数更新量，从而实现高动态卫星信道多普勒实时模拟。该技术方案将多普勒特性等效为信号时延的动态变化，通过对信号相位的实时动态控制来实现实时多普勒模拟。

请注意，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1、通过提高中频采样信号的采样率，对所述中频采样信号进行预处理，以获取射频采样信号；

步骤S2、基于所述射频采样信号的信号参数和多普勒动态参数，确定多普勒模拟动态时延，其中：

所述信号参数包括多数射频采样信号的初始载波频率和初始相位；所述多普勒动态参数包括多普勒频率和多普勒频率变化率；

步骤S3、利用相位加速度累加器和相位速度累加器，通过累加控制对所述多普勒模拟动态时延执行插值处理，以获取多普勒模拟高频度动态时延，所述多普勒模拟高频度动态时延以动态时延控制字的形式来表征；

步骤S4、将所述动态时延控制字划分为整数部分的第一动态时延和小数部分的第二动态时延，所述第一动态时延通过数据缓存区的存储转发来实现，所述第二动态时延由基于多相滤波结构的可变时延滤波器组来实现；

步骤S5、将所述射频采样信号分别发送至所述数据缓存区和所述可变时延滤波器组，以获得经所述数据缓存区存储转发的第一输出信号和经所述可变时延滤波器组滤波的第二输出信号；

步骤S6、整合所述第一输出信号与所述第二输出信号，经整合后的输出信号表征所述高动态卫星信道多普勒特性；

其中，在所述步骤S3中，获取所述多普勒模拟高频度动态时延具体包括：

步骤S3-1、利用采样脉冲对所述多普勒频率变化率的输入量执行第一累加控制，并将所述第一累加控制的结果发送至所述相位加速度累加器；

步骤S3-2、利用所述采样脉冲对所述相位加速度累加器的输出与所述多普勒频率执行第二累加控制，并将所述第二累加控制的结果发送至所述相位速度累加器；

步骤S3-3、将所述相位速度累加器的输出与所述初始相位相加，以获得所述多普勒模拟高频度动态时延，将所述多普勒模拟高频度动态时延与标称频率控制字相加，以获得所述动态时延控制字；

其中，所述采样脉冲为累加使能脉冲，所述多普勒频率变化率为第一插值参数，所述多普勒频率为第二插值参数，所述初始相位为第三插值参数。

2.根据权利要求1所述的一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

步骤S2-1、基于所述初始载波频率、多普勒频率、多普勒频率变化率，利用公式(1)计算所述射频采样信号的动态载波频率：

其中，f表示所述动态载波频率，f₀表示所述初始载波频率，f_d表示所述多普勒频率，m表示时间，f_d表示所述多普勒频率变化率，*表示点乘；

步骤S2-2、利用公式(2)来表征所述射频采样信号的动态相位：

2πfm+θ₀＝2πf₀(m+τ(m))+θ₀ (2)

其中，θ₀表示所述初始相位，2πfm+θ₀表示基于所述动态载波频率f来表征的所述动态相位，2πf₀(m+τ(m))+θ₀表征基于所述多普勒模拟动态时延τ(m)来表征的所述动态相位；

步骤S2-3、结合所述公式(1)和所述公式(2)，求解所述多普勒模拟动态时延，如公式(3)：

其中，所述多普勒模拟动态时延的参数频度为毫秒级。

3.根据权利要求2所述的一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述可变时延滤波器组的多相滤波结构包含若干条具有不同相位的多相支路，每一条支路上均包含带通滤波器和可变时延滤波器，由所述每一条支路上的可变时延滤波器来模拟所述第二动态时延。

4.根据权利要求3所述的一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述数据缓存区对接收到的所述射频采样信号进行存储，并在转发所述射频采样信号时，生成具有第一动态延时的第一输出信号。

5.根据权利要求4所述的一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法，其特征在于，在所述步骤S5中，对所述可变时延滤波器组的所述每一条支路上的滤波结果进行加权求和，以获取具有第二动态延时的第二输出信号。

6.根据权利要求5所述的一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法，其特征在于，在所述步骤S6中，对所述第一输出信号和所述第二输出信号进行求和，并对求和后的信号进行下变频处理，以获取所述输出信号，所述输出信号具有实时多普勒特性。

7.一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的系统，其特征在于，所述系统包括：

第一处理单元，被配置为，通过提高中频采样信号的采样率，对所述中频采样信号进行预处理，以获取射频采样信号；

第二处理单元，被配置为，基于所述射频采样信号的信号参数和多普勒动态参数，确定多普勒模拟动态时延，其中：

所述信号参数包括多数射频采样信号的初始载波频率和初始相位；所述多普勒动态参数包括多普勒频率和多普勒频率变化率；

第三处理单元，被配置为，利用相位加速度累加器和相位速度累加器，通过累加控制对所述多普勒模拟动态时延执行插值处理，以获取多普勒模拟高频度动态时延，所述多普勒模拟高频度动态时延以动态时延控制字的形式来表征；

第四处理单元，被配置为，将所述动态时延控制字划分为整数部分的第一动态时延和小数部分的第二动态时延，所述第一动态时延通过数据缓存区的存储转发来实现，所述第二动态时延由基于多相滤波结构的可变时延滤波器组来实现；

第五处理单元，被配置为，将所述射频采样信号分别发送至所述数据缓存区和所述可变时延滤波器组，以获得经所述数据缓存区存储转发的第一输出信号和经所述可变时延滤波器组滤波的第二输出信号；

第六处理单元，被配置为，整合所述第一输出信号与所述第二输出信号，经整合后的输出信号表征所述高动态卫星信道多普勒特性；

其中，所述第三处理单元具体被配置为，以如下方式获取所述多普勒模拟高频度动态时延：

利用采样脉冲对所述多普勒频率变化率的输入量执行第一累加控制，并将所述第一累加控制的结果发送至所述相位加速度累加器；

利用所述采样脉冲对所述相位加速度累加器的输出与所述多普勒频率执行第二累加控制，并将所述第二累加控制的结果发送至所述相位速度累加器；

将所述相位速度累加器的输出与所述初始相位相加，以获得所述多普勒模拟高频度动态时延，将所述多普勒模拟高频度动态时延与标称频率控制字相加，以获得所述动态时延控制字；

其中，所述采样脉冲为累加使能脉冲，所述多普勒频率变化率为第一插值参数，所述多普勒频率为第二插值参数，所述初始相位为第三插值参数。

8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现权利要求1至6中任一项所述的一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法中的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至6中任一项所述的一种用于实时模拟高动态卫星信道多普勒特性的方法中的步骤。

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