本發(fā)明涉及通信，具體涉及一種信號捕獲跟蹤方法，可有效降低誤鎖旁瓣的風險。

背景技術：

1、信號捕獲和跟蹤在無線電通信、無線電監(jiān)測、無線電干擾源定位等領域有著廣泛的應用。在通信中，它確保信息準確接收和傳輸，從而實現(xiàn)有效通信。在無線電監(jiān)測中，該技術使監(jiān)測人員能實時偵測和識別信號，保護頻譜資源，防止濫用和干擾，確保通信環(huán)境穩(wěn)定和安全。在干擾源定位上，它能迅速定位干擾源，保障通信質(zhì)量和效率。因此，信號捕獲和跟蹤是無線電通信的基石，也是維護頻譜管理秩序的關鍵。

2、在利用天線捕獲和跟蹤信號的過程中，為了防止出現(xiàn)誤鎖旁瓣的現(xiàn)象，有必要提前設置一個適當?shù)逆i定門限值。在傳統(tǒng)的做法中，鎖定門限值通常是將天線接收到的最大電平值減去3～5db得到的。此外，還需要結(jié)合氣象條件、傳輸距離等相關因素，對門限值進行手動調(diào)整，以確保信號捕獲的準確性和穩(wěn)定性。該方法存在的不足之處是鎖定門限設置容差較小，過大會導致難以捕獲信號，過小則存在誤鎖旁瓣的風險。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提出一種信號捕獲跟蹤方法。該方法采用信噪比作為信號初步捕獲過程中的反饋參數(shù)，同時將接收信號的電平值作為精確捕獲和跟蹤過程中的反饋參數(shù)。這種雙反饋機制的運用，加之地理方向上的波浪線、螺旋線和定幅錐形掃描策略，極大地提升了信號鎖定門限的設置容差范圍，有效減少了誤鎖旁瓣的風險，提高了信號捕獲的成功率和信號跟蹤的精度和穩(wěn)定性。

2、為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

3、一種信號捕獲跟蹤方法，包括以下步驟：

4、(1)根據(jù)空間目標的位置信息和天線的位置信息，計算接收天線對空間目標的理論指向角度，并驅(qū)動接收天線指向理論指向角度；

5、(2)以接收信號的信噪比作為反饋依據(jù)，使用波浪線掃描策略進行信號的初步捕獲，直至信噪比大于設定的門限值；

6、(3)以接收信號的電平值作為反饋依據(jù)，使用螺旋線掃描策略進行天線的旁瓣檢測，尋找并定位接收天線的主瓣；記錄掃描過程中的最大電平值以及對應的地理角度，掃描完成后，驅(qū)動接收天線指向最大電平值的方向；

7、(4)建立接收天線電平值損失與離軸角的數(shù)學關系，以接收信號的電平值作為反饋依據(jù)，使用折線掃描策略進行信號的精確捕獲和穩(wěn)定跟蹤。

8、進一步的，所述計算接收天線對空間目標的理論指向角度，具體方式為：

9、

10、式中，a、e分別是方位和俯仰理論指向角度，λs、hs分別為目標的經(jīng)度、緯度和高度，λ、h分別為接收天線的經(jīng)度、緯度和高度。

11、進一步的，步驟(2)的具體方式為：

12、(201)取天線對準目標后的最大信噪比減去5～16db作為門限值th；

13、(202)驅(qū)動接收天線的方位轉(zhuǎn)動360°，同時根據(jù)接收天線的機械精度和姿態(tài)精度，在俯仰理論指向角度上疊加角運動在接收天線的轉(zhuǎn)動過程中，實時監(jiān)測接收信號的信噪比snr，若snr大于門限值th，則判定接收信號初步捕獲完成，接收天線指向該位置，轉(zhuǎn)入步驟(3)；

14、其中，δe為俯仰掃描幅度，取俯仰半功率波束寬度qe的1/10～1/5，k、n、δp取不小于0的整數(shù)，k為接收天線俯仰單次掃描周期內(nèi)的計數(shù)，n為單次掃描周期內(nèi)控制循環(huán)總數(shù)且為偶數(shù)，δp為掃描相位控制量，且δp∈[0,n-1)。

15、進一步的，步驟(3)的具體方式為：

16、(301)根據(jù)接收天線方位半功率波束寬度qa和俯仰半功率波束寬度qe，分別計算螺旋掃描間距d1和d2，以及最大掃描角度qmax；

17、

18、qmax＝n×max(qa,qe)

19、式中，m∈[1,4]，n∈[3.5,6]；

20、(302)在接收天線方位當前位置上疊加俯仰當前位置上疊加驅(qū)動天線指向角呈螺旋線形掃描，其中，k、n、δp均為不小于0的整數(shù)，k為接收天線螺旋線掃描計數(shù)，n為單次螺旋線掃描周期內(nèi)控制循環(huán)總數(shù)且為偶數(shù)，δp為掃描相位控制量，且δp∈[0,n-1)；

21、(303)在接收天線的運動過程中，實時監(jiān)測接收信號的電平值agc，記錄掃描過程中的最大電平值以及對應的方位和俯仰角度，當q3qmax時完成主瓣檢測，驅(qū)動接收天線指向最大電平值對應的方位和俯仰角度。

22、進一步的，步驟(4)的具體方式為：

23、(401)根據(jù)接收天線的接收電平值的仿真或測試數(shù)據(jù)，分別擬合出接收電平值損失yloss與方位離軸角以及接收電平值損失yloss與俯仰離軸角的數(shù)學關系：

24、

25、式中，a1、a2、c1、c2為擬合系數(shù)；

26、(402)將當前角位置定為初始位置，按下表依次疊加角位置，并采集接收天線處于各角位置時接收信號的電平值agc，依次為pa、pb、pc、pd，其中m取1/20～1/10；

27、

28、(403)通過下式計算方位指向偏差角δa和俯仰指向偏差角δe；

29、

30、(404)在方位初始位置上疊加方位指向偏差角δa，俯仰初始位置上疊加俯仰指向偏差角δe，轉(zhuǎn)至步驟(402)繼續(xù)執(zhí)行，實現(xiàn)信號的精確捕獲和穩(wěn)定的跟蹤。

31、采用上述技術方案的有益效果在于：

32、1、本發(fā)明采用信噪比作為信號初步捕獲過程中的反饋參數(shù)，同時將接收信號的電平值作為精確捕獲和跟蹤過程中的反饋參數(shù)。這種雙反饋機制的運用，極大地提升了信號鎖定門限的設置容差范圍。

33、2、本發(fā)明采用波浪線、螺旋線和折線掃描策略，建立了電平值損失與離軸角的數(shù)學關系，有效減少了誤鎖旁瓣的風險，提高了信號捕獲的成功率和信號跟蹤的精度和穩(wěn)定性。

技術特征：

1.一種信號捕獲跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種信號捕獲跟蹤方法，其特征在于，所述計算接收天線對空間目標的理論指向角度，具體方式為：

3.根據(jù)權利要求1所述的一種信號捕獲跟蹤方法，其特征在于，步驟(2)的具體方式為：

4.根據(jù)權利要求1所述的一種信號捕獲跟蹤方法，其特征在于，步驟(3)的具體方式為：

5.根據(jù)權利要求1所述的一種信號捕獲跟蹤方法，其特征在于，步驟(4)的具體方式為：

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了一種信號捕獲跟蹤方法，屬于通信技術領域。該方法包括：在信號的初步捕獲階段使用波浪線掃描策略，以接收信號的信噪比作為反饋依據(jù)；在旁瓣檢測階段使用螺旋線掃描策略，以接收信號的電平值為反饋依據(jù)，尋找并定位接收天線的主瓣；在確定的主瓣的地理方向上，采用折線形掃描策略，建立電平值損失與離軸角的數(shù)學關系，實現(xiàn)對信號的精確捕獲和穩(wěn)定的跟蹤。本發(fā)明極大地提升了信號鎖定門限的設置容差范圍，有效減少了誤鎖旁瓣的風險，可提高信號捕獲的成功率和信號跟蹤的精度和穩(wěn)定性。

技術研發(fā)人員：秦超,劉昕,李濤,張碩,王一煥,宮玉松,黃元慶,劉寧,馬吉文
受保護的技術使用者：中國電子科技集團公司第五十四研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10