適用于衛(wèi)星通信的位定時估計方法及裝置與流程

本發(fā)明屬于衛(wèi)星通信領(lǐng)域，尤其是一種適用于衛(wèi)星通信的位定時估計方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，精確的位定時估計對于實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)同步至關(guān)重要。由于衛(wèi)星軌道高度遠(yuǎn)離地面，信號傳播路徑長，且受到電離層閃爍、多普勒頻移和大氣折射等多重因素影響，位定時估計面臨著嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)。特別是在低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，由于衛(wèi)星相對地面站高速運動，信道特性快速時變，這使得準(zhǔn)確的位定時估計成為保障系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。

2、目前，常用的位定時估計方法主要包括基于最大似然準(zhǔn)則的相關(guān)峰值檢測法、基于過采樣的插值算法和基于循環(huán)前綴的定時估計方法等。相關(guān)峰值檢測法通過設(shè)計匹配濾波器提取定時信息，但在低信噪比條件下容易產(chǎn)生虛假峰值；插值算法雖然可以提高采樣精度，但計算復(fù)雜度高，難以滿足實時處理要求；基于循環(huán)前綴的方法利用信號的周期特性進(jìn)行定時估計，但對信道快衰落較為敏感，性能容易劣化。這些傳統(tǒng)方法在處理復(fù)雜空間信道環(huán)境下的定時估計問題時都存在不同程度的局限性。

3、深入分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前位定時估計技術(shù)仍存在以下幾個具體問題：首先，現(xiàn)有的特征提取方法往往采用固定窗口大小進(jìn)行處理，難以適應(yīng)信道條件的動態(tài)變化，導(dǎo)致特征表達(dá)能力不足；其次，在多特征融合過程中，特征權(quán)重的確定缺乏自適應(yīng)機制，無法根據(jù)信道狀態(tài)實時調(diào)整各特征的貢獻(xiàn)度；第三，傳統(tǒng)的插值算法在處理非均勻采樣數(shù)據(jù)時，容易在插值點處產(chǎn)生過沖和振蕩，影響定時精度；第四，誤差補償模型未能充分考慮信道狀態(tài)參數(shù)與定時誤差之間的非線性關(guān)系，補償效果不理想；最后，現(xiàn)有的決策機制缺乏可靠性評估體系，難以準(zhǔn)確量化定時結(jié)果的置信程度，降低了系統(tǒng)的整體可靠性。這些技術(shù)問題嚴(yán)重制約了衛(wèi)星通信系統(tǒng)在復(fù)雜空間環(huán)境下的同步性能和通信質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的，提供一種適用于衛(wèi)星通信的位定時估計方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。

2、技術(shù)方案，適用于衛(wèi)星通信的位定時估計方法，包括如下步驟：

3、s1、獲取原始復(fù)基帶信號，將原始復(fù)基帶信號映射到四維特征空間，得到特征矩陣；對特征矩陣進(jìn)行分段非線性變換和降維處理，得到變換后的特征矩陣；利用遞歸滑動窗口處理變換后的特征矩陣，提取時間同步特征向量；基于時間同步特征向量，執(zhí)行多層自適應(yīng)融合運算，得到初始定時點估計值；

4、s2、基于初始定時點估計值，提取對應(yīng)時間窗口的接收信號，并將其輸入自適應(yīng)濾波器組進(jìn)行處理，得到時域特征向量、頻域特征向量和相位特征向量；將時域特征向量、頻域特征向量和相位特征向量通過非線性映射網(wǎng)絡(luò)處理，得到自適應(yīng)權(quán)重向量；基于自適應(yīng)權(quán)重向量，對時域特征向量、頻域特征向量和相位特征向量進(jìn)行融合計算和插值優(yōu)化，得到精細(xì)定時估計值；基于精細(xì)定時估計值，構(gòu)建狀態(tài)空間模型，進(jìn)行動態(tài)跟蹤，得到最終定時修正值；

5、s3、對最終定時修正值和預(yù)存儲的歷史定時序列進(jìn)行多維度性能評估，得到性能指標(biāo)向量；基于性能指標(biāo)向量，對接收信號進(jìn)行抗干擾處理，得到抗干擾處理信號；獲取當(dāng)前系統(tǒng)參數(shù)，基于當(dāng)前系統(tǒng)參數(shù)和性能指標(biāo)向量，進(jìn)行優(yōu)化計算，得到優(yōu)化參數(shù)集；

6、s4、基于抗干擾處理信號和優(yōu)化參數(shù)集，進(jìn)行時頻聯(lián)合分析和相位空間重構(gòu)，得到融合特征向量；基于融合特征向量，執(zhí)行多層級決策運算，得到?jīng)Q策結(jié)果；基于決策結(jié)果和預(yù)存儲的歷史性能數(shù)據(jù)，進(jìn)行系統(tǒng)自校準(zhǔn)，得到校準(zhǔn)參數(shù)集；將校準(zhǔn)參數(shù)集和預(yù)存儲的歷史數(shù)據(jù)輸入預(yù)測優(yōu)化模塊，得到最終優(yōu)化參數(shù)和性能預(yù)測報告。

7、適用于衛(wèi)星通信的位定時估計裝置，包括：

8、至少一個處理器；以及，

9、與至少一個所述處理器通信連接的存儲器；其中，

10、所述存儲器存儲有可被所述處理器執(zhí)行的指令，所述指令用于被所述處理器執(zhí)行以實現(xiàn)所述的適用于衛(wèi)星通信的位定時估計方法。

11、有益效果，本發(fā)明提供了信號特征的全面表征，確保了估計結(jié)果的精確性；通過多維度性能評估和實時監(jiān)控，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，提高了衛(wèi)星通信系統(tǒng)的同步性能，實現(xiàn)了衛(wèi)星通信中位定時估計的高精度和高可靠性。

技術(shù)特征：

1.適用于衛(wèi)星通信的位定時估計方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于衛(wèi)星通信的位定時估計方法，其特征在于，步驟s1進(jìn)一步為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于衛(wèi)星通信的位定時估計方法，其特征在于，步驟s2進(jìn)一步為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于衛(wèi)星通信的位定時估計方法，其特征在于，步驟s3進(jìn)一步為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于衛(wèi)星通信的位定時估計方法，其特征在于，步驟s4進(jìn)一步為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于衛(wèi)星通信的位定時估計方法，其特征在于，步驟s11進(jìn)一步為：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于衛(wèi)星通信的位定時估計方法，其特征在于，步驟s12進(jìn)一步為：

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于衛(wèi)星通信的位定時估計方法，其特征在于，步驟s21進(jìn)一步為：

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于衛(wèi)星通信的位定時估計方法，其特征在于，步驟s32進(jìn)一步為：

10.適用于衛(wèi)星通信的位定時估計裝置，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種適用于衛(wèi)星通信的位定時估計方法及裝置，該方法包括計算衛(wèi)星信號的時間相關(guān)性參數(shù)和信噪比參數(shù)，確定時間窗口大?。换陔p向遞歸處理單元構(gòu)建窗口特征序列，對接收信號進(jìn)行窗口分段采樣；提取各段信號的自相關(guān)函數(shù)，得到時域特征向量、頻域特征向量和相位特征向量；將三類特征向量通過三級非線性映射，得到自適應(yīng)權(quán)重向量；利用權(quán)重向量對特征進(jìn)行加權(quán)融合并執(zhí)行三次樣條插值，結(jié)合信道狀態(tài)參數(shù)計算誤差補償值，得到精細(xì)定時估計值；根據(jù)定時估計值提取同步特征并分段求解最優(yōu)化問題，得到時間同步參數(shù)；計算融合特征向量，經(jīng)過模式識別和參數(shù)優(yōu)化得到?jīng)Q策結(jié)果，完成位定時估計。本發(fā)明提高了衛(wèi)星通信系統(tǒng)的定時精度和可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：李晨,朱慶浩,賴海光,朱邦兵
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京控維通信科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30