卫星跳扩频通信时间同步方法、装置、设备和存储介质与流程

本发明涉及通信，尤其涉及一种卫星跳扩频通信时间同步方法、装置、设备和存储介质。

背景技术：

1、在卫星通信领域，由于卫星信道的开放性和广播特性，信号在传输过程中极易受到各种形式的干扰，这些干扰严重威胁着通信的安全性和可靠性。随着跳频系统不断向高跳速、大带宽方向发展，其同步性能对整个通信系统的稳定运行至关重要。目前，针对高跳速、大带宽的通信场景下的弱信号，接收端使用周期重复的扩频码进行同步，影响载波的稳定跟踪，信号捕获效率低。

技术实现思路

1、本发明提供一种卫星跳扩频通信时间同步方法、装置、设备和存储介质，用以解决现有技术在高跳速、大带宽通信场景下使用周期重复的扩频码进行同步，影响影响载波的稳定跟踪，信号捕获效率低的缺陷，实现高跳速、大带宽跳频通信场景下的信号快速捕获与载波稳定跟踪。

2、第一方面，本发明提供一种卫星跳扩频通信时间同步方法，包括：

3、对接收信号进行采样得到采样数据，将所述采样数据与本地首跳载波混频得到混频信号，基于所述混频信号得到基带信号，对所述基带信号进行下采样得到下采样数据；

4、对所述下采样数据进行频偏补偿得到多路补偿后的信号，对每一路补偿后的信号进行滑窗累加得到对应的多个相关峰，基于所述多个相关峰确定所述每一路补偿后的信号的比特内码相位延迟，根据所述比特内码相位延迟确定起点，对每一路补偿后的信号进行滑窗累加，得到所述每一路补偿后的信号的累加峰值；

5、基于所述每一路补偿后的信号的累加峰值和预设阈值，对所述多路补偿后的信号进行捕获，得到捕获后的信号，基于所述捕获后的信号，计算所述接收信号对应的时间延迟估计值和频率误差估计值，跟踪并调整接收信号载波与本地跳频载波的误差。

6、在一些实施例中，所述对所述下采样数据进行频偏补偿得到多路补偿后的信号，对每一路补偿后的信号进行滑窗累加得到对应的多个相关峰，包括：

7、确定所述接收信号对应的频率偏移量估计值，基于所述频率偏移量估计值生成补偿信号；

8、将所述补偿信号与所述下采样数据进行逐点相乘，得到多路补偿后的信号；

9、对每一路补偿后的信号进行逐比特滑窗，得到预设比特长度的多组信号数据，将每一比特位置的多组信号数据进行累加，得到多个相关峰。

10、在一些实施例中，所述基于所述多个相关峰确定所述每一路补偿后的信号的比特内码相位延迟，根据所述比特内码相位延迟确定起点，对每一路补偿后的信号进行滑窗累加，得到所述每一路补偿后的信号的累加峰值，包括：

11、将所述多个相关峰的峰值进行累加得到累加结果，对所述累加结果进行求模运算得到求模结果序列；

12、遍历所述求模结果序列，确定所述求模结果序列中的最大值对应的第一索引，所述第一索引为所述最大值的码相位，基于所述第一索引和每比特的下采样数，确定所述接收信号对应的比特内码相位延迟；

13、根据所述比特内码相位延迟确定起点，以预设间隔对每一路补偿后的信号进行多次滑动，得到多个峰值，对所述多个峰值进行累加，得到所述每一路补偿后的信号的累加峰值。

14、在一些实施例中，所述基于所述每一路补偿后的信号的累加峰值和预设阈值，对所述多路补偿后的信号进行捕获，得到捕获后的信号，基于所述捕获后的信号，计算所述接收信号对应的时间延迟估计值和频率误差估计值，包括：

15、遍历所述多路补偿后的信号的累加峰值，确定所述多路补偿后的信号的最大累加峰值，判断所述最大累加峰值是否超过预设阈值，若是，则确定捕获成功，得到捕获后的信号；

16、确定所述最大累加峰值所在的频率通道，得到所述频率误差估计值；

17、以所述最大累加峰值对应的码相位为第二索引，进行半峰搜索，确定第一个过半峰的码相位为当前索引，分别以所述当前索引、超前索引和滞后索引为起点，按照预设间隔进行取数，生成多路候选时间延迟，所述超前索引为所述当前索引之前的码相位，所述滞后索引为所述当前索引之后的码相位；

18、确定所述多路候选时间延迟对应的独特字段，将所述独特字段与参考独特字段进行时域相关，将相关结果进行累加，根据累加后的最大值确定所述时间延迟估计值。

19、在一些实施例中，所述跟踪并调整所述接收信号载波与本地跳频载波的误差，包括：

20、采用载波数控振荡器nco对捕获后的信号依次进行载波剥离和伪码剥离，得到剥离后的信号；

21、采用鉴相器对所述剥离后的信号进行载波相位牵引，得到载波相位牵引后的信号，对所述载波相位牵引后的信号进行锁相环pll滤波，得到pll滤波后的信号；

22、采用鉴频器对所述剥离后的信号进行载波频率牵引，得到载波频率牵引后的信号，对所述载波频率牵引后的信号进行锁频环fll滤波，得到fll滤波后的信号；

23、基于所述pll滤波后的信号和所述fll滤波后的信号，对所述载波数控振荡器nco的参数进行调整，修正所述本地跳频载波与接收信号载波之间的误差。

24、在一些实施例中，所述修正所述本地跳频载波与接收信号载波之间的误差包括：

25、对所述本地跳频载波的频率进行调整，修正所述本地跳频载波与接收信号载波之间的频率误差；

26、对所述本地跳频载波的时间进行调整，修正所述本地跳频载波与接收信号载波之间时间误差；

27、对所述本地跳频载波的相位进行调整，修正所述本地跳频载波与接收信号载波之间的相位误差。

28、在一些实施例中，所述基于所述混频信号得到基带信号，对所述基带信号进行下采样得到下采样数据，包括：

29、对所述混频信号进行下变频，得到下变频后的信号，对所述下变频后的信号进行低通滤波，得到所述基带信号；

30、对所述基带信号进行下采样得到下采样数据，对所述下采样数据进行n点快速傅里叶变换fft，得到频域信号；

31、对所述频域信号进行低通滤波，得到滤波后的频域信号，对所述滤波后的频域信号进行频域循坏移位，得到多路频域信号；

32、将所述多路频域信号与本地预存的补零至n点的伪码频谱共轭数据进行复乘，得到复乘结果，对所述复乘结果进行n点逆快速傅里叶变换ifft，得到时域信号。

33、第二方面，本发明还提供一种卫星跳扩频通信时间同步装置，包括：

34、采样单元，用于对接收信号进行采样得到采样数据，将所述采样数据与本地首跳载波混频得到混频信号，基于所述混频信号得到基带信号，对所述基带信号进行下采样得到下采样数据；

35、处理单元，用于对所述下采样数据进行频偏补偿得到多路补偿后的信号，对每一路补偿后的信号进行滑窗累加得到对应的多个相关峰，基于所述多个相关峰确定所述每一路补偿后的信号的比特内码相位延迟，根据所述比特内码相位延迟确定起点，对每一路补偿后的信号进行滑窗累加，得到所述每一路补偿后的信号的累加峰值；

36、捕获与跟踪单元，用于基于所述每一路补偿后的信号的累加峰值和预设阈值，对所述多路补偿后的信号进行捕获，得到捕获后的信号，基于所述捕获后的信号，计算所述接收信号对应的时间延迟估计值和频率误差估计值，跟踪并调整接收信号载波与本地跳频载波的误差。

37、第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述卫星跳扩频通信时间同步方法。

38、第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述卫星跳扩频通信时间同步方法。

39、本发明提供的卫星跳扩频通信时间同步方法、装置、设备和存储介质，通过对接收信号进行采样，将采样数据与本地首跳载波混频，基于混频信号得到基带信号，对基带信号进行下采样，对下采样数据进行频偏补偿，对每一路补偿后的信号进行滑窗累加得到对应的多个相关峰，确定对应的比特内码相位延迟，对每一路补偿后的信号进行滑窗累加；基于每一路补偿后的信号的累加峰值和预设阈值，得到捕获后的信号，计算时间延迟估计值和频率误差估计值，跟踪并调整接收信号载波与本地跳频载波的误差，能够实现高跳速、大带宽跳频通信场景下的信号快速捕获与载波稳定跟踪。