鸿雁低轨通信卫星信号接收方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110460367A(43)申请公布日2019.11.15(21)申请号201910664872.0(22)申请日2019.07.23(71)申请人西安航天恒星科技实业（集团）有限公司地址710061陕西省西安市长安区航天基地东长安街504号A1楼220室(72)发明人张伟伟屈江峰郭保稳刘晓旭(74)专利代理机构西安新思维专利商标事务所有限公司61114代理人李罡(51)Int.Cl.H04B7/185(2006.01)H04L29/06(2006.01)H04B1/16(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称鸿雁低轨通信卫星信号接收方法(57)摘要本发明涉及鸿雁低轨通信卫星信号接收方法，基于FPGA+ARM架构硬件，接收鸿雁低轨卫星L频段通信信号，对L频段信号进行低噪声放大，并下变频至中频频段，完成信号的模数转换，再将中频数字信号依据空口协议，完成对信号的捕获、同步、译码和解扰，得到卫星通信电文，经通信协议解析和数据校验，最终送到串口输出。本发明解决了低轨卫星大多普勒信号捕获跟踪、多速率信号接收等技术问题，功能全面，性能优异，后续可进行应用推广。CN110460367ACN110460367A权利要求书1/2页1.鸿雁低轨通信卫星信号接收方法，其特征在于：基于FPGA+ARM架构硬件，接收鸿雁首颗试验星低轨卫星L频段通信信号，对L频段信号进行低噪声放大，并下变频至中频频段，完成信号的模数转换，再将中频数字信号依据空口协议，完成对信号的捕获、同步、译码和解扰，得到卫星通信电文，经通信协议解析和数据校验，最终送到串口输出。2.根据权利要求1所述的鸿雁低轨通信卫星信号接收方法，其特征在于：FPGA+ARM架构硬件包括天线、射频通道、AD转换器、FPGA处理器和ARM处理器；天线接收鸿雁低轨卫星L频段通信信号；射频通道对L频段信号进行低噪声放大，并下变频至中频频段；AD转换器完成信号的模数转换，再将中频数字信号送给FPGA处理器；FPGA处理器依据空口协议，完成对信号的捕获、同步、译码和解扰，得到卫星通信电文，发送至ARM处理器；ARM处理器完成信号的码跟踪和载波跟踪，进行通信协议解析和数据校验，最终送到串口输出。3.根据权利要求2所述的鸿雁低轨通信卫星信号接收方法，其特征在于：天线采用微带天线，接收和发射两层一体，并采用双馈提高轴比性能。4.根据权利要求3所述的鸿雁低轨通信卫星信号接收方法，其特征在于：射频通道对信号的具体处理为：接收的卫星信号进入低噪放单元，首先进行滤波和放大，防止发射信号对低噪放进行阻塞，信号经一级放大后经镜像滤波器对镜像信号和发射信号进行滤波，再经一级放大后输出到下变频单元；在接收信号下变频之前增加一级放大和滤波，然后与本振进行混频，将L频段信号下变频至中频，再经放大和滤波后输出。5.根据权利要求4所述的鸿雁低轨通信卫星信号接收方法，其特征在于：FPGA处理器对信号的具体处理为：中频数字信号进入FPGA处理器后，先对信号进行捕获，ARM处理器控制捕获流程的启动；捕获流程启动后，信号首先与本地复制载波NCO1的同相支路与正交相支路进行混频实现载波剥离，再经过一级低通滤波器滤除和频分量，再根据速率档进行数据抽取滤波，得到同相、正交两路数据，对两路数据进行存储，同时对本地生成的C/A码进行存储；存储完毕后，将数据与C/A码进行相关，接着相关结果经过时间T的非相干积分后生成数据对I和Q，求平方后进行相加得到非相干积分幅值；遍历完所有存储的数据，输出最大捕获峰值与码相位信息给ARM处理器，即一次捕获结束；再进行频点遍历，不同速率档采用不同的频率步进，进行捕获流程；每次将捕获结果写给ARM处理器，频点遍历结束后，ARM处理器对捕获结果进行分析，当捕获峰值大于设定的阈值时，认为捕获成功，将此时对应的载波频率和码相位反馈给FPGA处理器；FPGA用ARM处理器反馈的载波频率和码相位调整载波NCO2和码发生器2，完成信号的粗同步，对输入中频信号进行载波剥离和码剥离，并进行早码、准码和晚码共六路信号的积分相关，积分周期T，码间距1/2chip，得到的相关值送给ARM处理器进行信号跟踪，跟踪反馈的结果再写给FPGA处理器，精细调整本地复制载波频率和C/A码码相位，实现信号的精同步；信号跟踪稳定后，提取原始数据，与帧头比较，恢复完整的数据包，然后对其进行LDPC2CN110460367A权利要求书2/2页译码和解扰，获得卫星通信电文。6.根据权利要求5所述的鸿雁低轨通信卫星信号接收方法，其特征在于：ARM处理器控制捕获的启动，包括自动重捕机制和通过串口设置进行信号重捕；完成信号的码跟踪和载波跟踪，进行通信协议解析和数据校验，最终送