1.一种大信噪比直接扩频信号捕获方法,其特征在于,所述方法包括:获取稀疏化伪码和当前迭代的本地载波信号序列;所述稀疏化伪码是根据本地伪码和预设的稀疏因子处理得到的;通过所述当前迭代的本地载波信号序列对接收到的直接扩频信号中的载波进行剥离,得到对应的低频信号;根据所述稀疏因子对所述低频信号进行稀疏化处理得到稀疏化信号,根据所述稀疏化伪码的频域形式和所述稀疏化信号计算得到相关序列;对所述相关序列进行时域重排使得所述相关序列中的时域峰值分离,得到重排信号,对所述重排信号进行稀疏重构得到重构序列;具体步骤包括:S1、采用参数为σ的取余函数对所述相关序列进行哈希重排,使得所述相关序列中的时域峰值分离,得到重排信号;其中取余函数为:H(m)=X((σm)mod(N/k))其中,H(m)表示取余函数,X(m)表示相关序列,m表示第m个采样点,σ为随机质数,且模N可逆,则存在其模逆σ 0 ,使得((σ·σ 0 )mod(N/k))=1,mod为取余操作,k表示稀疏因子,N表示相关序列的长度;S2、对所述重排信号进行滤波处理得到滤波信号,对所述滤波信号执行快速傅里叶逆变换得到所述滤波信号的时域形式,搜索得到所述滤波信号的时域形式中最大的2N/k 2 个值所对应的大值横坐标集合:其中,z(m)表示滤波信号的时域形式;S3、根据所述大值横坐标集合和预先构建的哈希映射函数,得到在进行稀疏化处理和哈希重排之前对应的原始横坐标集合:[0,N-1]→[0,N/k-1]其中,J表示原始横坐标集合,包含2N/k个原始横坐标值,h σ (m)表示哈希映射函数, 为向上取整操作;S4、执行S1~S3,循环预设次数,记录每次循环的原始横坐标集合中都出现的大值横坐标,得到原像集合;根据预先构建的偏移映射函数和哈希映射函数估计所述原像集合中各个大值横坐标所对应的幅值以得到重构序列:ξ σ (n)=σn-k·h σ (n)[0,N-1]→[-k/2,k/2]其中,y′(n)表示重构序列,n表示重构序列的第n个采样点,h σ (n)表示哈希映射函数,ξ σ (n)表示偏移映射函数,F表示傅里叶变换,IFFT表示快速傅里叶逆变换,I表示原像集合;根据所述重构序列判定当前迭代是否成功捕获所述直接扩频信号,若成功捕获,输出捕获结果。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述重构序列判定当前迭代是否成功捕获所述直接扩频信号,若判定未成功捕获,则更新本地载波信号序列,得到下一次迭代的本地载波信号序列,以进行下一次迭代的重构序列计算和捕获判定,直至成功捕获,终止迭代。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,更新本地载波信号序列,得到下一次迭代的本地载波信号序列,包括:获取当前迭代的本地载波信号序列p(n)={p(0),p(1),…,p(N-1)},其中N表示本地载波信号序列的长度;所述本地载波信号序列的频率为f i -f r +λΔf,其中f i 表示接收到的所述直接扩频信号的中频频率,f r 表示估计的所述直接扩频信号的载波多普勒频移范围[-f r ,f r ]的上界值,λ表示当前迭代的本地载波信号序列的编号,λ=0,1,2,…,2f r /Δf,编号初始值为0,Δf表示多普勒搜索步进;将所述当前迭代的本地载波信号序列对应的编号λ加1,更新本地载波信号序列的频率得到下一次迭代的本地载波信号序列。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,对所述重排信号进行滤波处理得到滤波信号,对所述滤波信号执行快速傅里叶逆变换得到所述滤波信号的时域形式,包括:对所述重排信号进行滤波处理得到滤波信号,对所述滤波信号执行快速傅里叶逆变换得到所述滤波信号的时域形式为:z(m)=IFFT[H(m)·T(m)]其中,T(m)是一个服从参数(ε,ε′,μ,ω)的平滑滤波器,参数ε,ε′,μ,ω分别表示平滑滤波器在频域中的阻带截断因子、通带截断因子、波纹振荡程度和滤波器长度。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,获取稀疏化伪码的步骤包括:获取一段本地伪码,对所述本地伪码进行采样得到长度为N的本地伪码参考序列c(n);所述本地伪码的周期为T,且满足N=T·f s ,其中f s 为采样频率;根据预设的稀疏因子对所述本地伪码参考序列进行稀疏化处理得到稀疏化伪码:其中,c′(m)表示稀疏化伪码,k≤log 2 N,为一个可被N整除的正整数,表示稀疏因子。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,通过所述当前迭代的本地载波信号序列对接收到的直接扩频信号中的载波进行剥离,得到对应的低频信号,包括:将接收到的直接扩频信号以采样率f s 进行抽样,截取持续时间为T的信号,获得中频数字信号序列;通过所述中频数字信号序列与所述当前迭代的本地载波信号序列相乘以剥离所述直接扩频信号中的载波,得到混频数字信号序列;利用低通滤波器去除所述混频数字信号序列中的和频部分,保留的差频部分即为低频信号。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述稀疏化伪码的频域形式和所述稀疏化信号计算得到相关序列,包括:对所述稀疏化伪码进行快速傅里叶变换并取共轭得到所述稀疏化伪码的频域形式;对所述稀疏化信号执行快速傅里叶变换后与所述稀疏化伪码的频域形式相乘得到相关序列。
8.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,根据所述重构序列判定当前迭代是否成功捕获,若成功捕获,输出捕获结果,包括:计算所述重构序列中元素的模值,将所述模值中的最大模值与预设的检测门限比较;若所述最大模值超过所述检测门限,则判定成功捕获,输出捕获结果;所述捕获结果包括接收到的直接扩频信号的伪码相位延迟和载波多普勒频移;所述最大模值对应的大值横坐标所对应的位置为伪码相位延迟,判定成功捕获时对应的本地载波信号序列所对应的中心频率与所述直接扩频信号的中频频率之差为载波多普勒频移。
9.一种大信噪比直接扩频信号捕获系统,其特征在于,所述系统包括:获取模块,用于获取稀疏化伪码和当前迭代的本地载波信号序列;所述稀疏化伪码是根据本地伪码和预设的稀疏因子处理得到的;载波剥离模块,用于通过所述当前迭代的本地载波信号序列对接收到的直接扩频信号中的载波进行剥离,得到对应的低频信号;稀疏重构模块,用于根据所述稀疏因子对所述低频信号进行稀疏化处理得到稀疏化信号,根据所述稀疏化伪码的频域形式和所述稀疏化信号计算得到相关序列,对所述相关序列进行时域重排使得所述相关序列中的时域峰值分离,得到重排信号,对所述重排信号进行稀疏重构得到重构序列;具体步骤包括:S1、采用参数为σ的取余函数对所述相关序列进行哈希重排,使得所述相关序列中的时域峰值分离,得到重排信号;其中取余函数为:H(m)=X((σm)mod(N/k))其中,H(m)表示取余函数,X(m)表示相关序列,m表示第m个采样点,σ为随机质数,且模N可逆,则存在其模逆σ 0 ,使得((σ·σ 0 )mod(N/k))=1,mod为取余操作,k表示稀疏因子,N表示相关序列的长度;S2、对所述重排信号进行滤波处理得到滤波信号,对所述滤波信号执行快速傅里叶逆变换得到所述滤波信号的时域形式,搜索得到所述滤波信号的时域形式中最大的2N/k 2 个值所对应的大值横坐标集合:其中,z(m)表示滤波信号的时域形式;S3、根据所述大值横坐标集合和预先构建的哈希映射函数,得到在进行稀疏化处理和哈希重排之前对应的原始横坐标集合:h σ (m)=[σm/k][0,N-1]→[0,N/k-1]其中,J表示原始横坐标集合,包含2N/k个原始横坐标值,h σ (m)表示哈希映射函数, 为向上取整操作;S4、执行S1~S3,循环预设次数,记录每次循环的原始横坐标集合中都出现的大值横坐标,得到原像集合;根据预先构建的偏移映射函数和哈希映射函数估计所述原像集合中各个大值横坐标所对应的幅值以得到重构序列:ξ σ (n)=σn-k·h σ (n)[0,N-1]→[-k/2,k/2]其中,y′(n)表示重构序列,n表示重构序列的第n个采样点,h σ (n)表示哈希映射函数,ξ σ (n)表示偏移映射函数,F表示傅里叶变换,IFFT表示快速傅里叶逆变换,I表示原像集合;捕获判定模块,用于根据所述重构序列判定当前迭代是否成功捕获,若成功捕获,输出捕获结果。