一种基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法与流程

本发明涉及信号检测技术领域，尤其涉及一种基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法。

背景技术：

在航天测控通信技术领域，跟踪与数据中继卫星系统(Tracking and Data Relay Satellite System，TDRSS)的建成，实现了对低轨道航天器的天基测控通信，解决了测控、通信的高覆盖率问题以及高速数据传输等技术问题。中继星天线要实现对各种用户星的捕获跟踪，建立星间链路；对于这样的天线指向系统(Antenna Pointing System，APS)，美国第一代、第二代中继卫星系统都选择了星地大回路捕获跟踪方案，在这种方案下，实现星上自主闭环捕获跟踪用户星是一大技术难题。然而随着航天事业的发展以及各技术难题的攻破，采用星上自主闭环天线捕获跟踪指向系统方案是合理可行的。

在以天基测控通信系统为依托的空间信息领域，空间信息的获取与对抗已成为影响现代化战场的重要要素。在此背景下，基于星上自主闭环天线捕获跟踪指向系统对天线指向进行调整，实现对非合作目标卫星的自动捕获跟踪是较为容易的。然而对于非合作目标卫星，其通信信号的载频中心频率、带宽、调制方式以及码速率等详细参数均未知，这就为空间信号的捕获跟踪设计带来了困难。

具体来说，由于非合作目标卫星的工作频段未知，所以需要对目标卫星的可能工作频段进行全面检测。而检测频段较宽，故采用步进扫频和数字信道化方式对信号进行采样、处理，进而进行信号检测。尽管星上高增益天线的应用能有效提高接收信号的增益噪声比G/T，增强对微弱信号的接收能力；但是电波信号远程传输的巨大损耗、空间噪声及干扰等会使得接收信号的信噪比较小，从而降低了系统对微弱信号的检测能力。同时，星上捕获跟踪系统对目标卫星的捕获是有规定时间要求的，因此若要在较短时间内实现对大量信号数据的处理并对信号完成检测，传统的滑窗恒虚警检测方法即会因为检测时间较长而不再适用。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的实施例提供一种基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法，能够在空间噪声环境中实现对弱信号的检测，且检测时间较短， 检测效率较高。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

提供一种基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法，包括以下步骤：

步骤1，获取待检测频率区间以及单个待检测频率区间的带宽指标值，进而根据单个待检测频率区间的带宽指标值C将待检测频率区间划分为M个待检测频段F₁，F₂，…，F_M，转至步骤2；其中，C表示单个待检测频率区间的带宽指标值，B_F表示待检测频率区间的带宽，[·]表示取整运算；

步骤2，初始化：令扫频值i＝1，信道序号j＝1，非相干积累次数k＝1，检测次数n＝1，检测到目标的次数p＝0，设置非相干积累总次数K，转至步骤3；

步骤3，获取模数转换器对第i个待检测频段F_i进行数据采样所得的采样数据并对采样数据进行数字下变频处理，进而对数字下变频处理后的采样数据进行数字信道化处理，得到W个信道的信道化数据

对W个信道的信道化数据分别进行快速傅里叶变换，得到W个信道的频谱数据

对W个信道的频谱数据分别先进行逐点取模值运算，再进行平方运算，得到W个信道第k次非相干积累对应的频谱数据转至步骤4；

步骤4，判断非相干积累次数k是否等于非相干积累总次数K；若k≠K，则令k加1，转至步骤3；若k＝K，则转至步骤5；

步骤5，对W个信道中的第q个信道全部K次非相干积累对应的频谱数据求和，得到第q个信道的待检测判决数据S_ij，其中，q取1到W之间的所有整数值；

将全部W个信道的待检测判决数据按照信道顺序进行拼接，得到第i个待检测频段F_i的整体待检测判决数据S_i^K；

利用第i个待检测频段F_i的整体待检测判决数据S_i^K，确定检测门限TH；确定第j个信道的待检测判决数据S_ij中的最大值S_ijmax，并判断第j个信道的待检测判决数据S_ij中的最大值S_ijmax与检测门限TH的大小；若S_ijmax＞TH，转至步骤6；若S_ijmax≤TH，转至步骤7；

步骤6，令检测到目标的次数p加1，并根据第j个信道的待检测判决数据S_ij以及所述第j个信道的待检测判决数据S_ij中的最大值S_ijmax，确定在第n次检测中第i个检测频段F_i的第j个信道对应的信号带宽令第i个检测频段F_i的第j个信道对应的信号带宽转至步骤7；

步骤7，令检测次数n加1，判断检测次数n是否小于等于预设检测次数N；

若检测次数n小于等于预设检测次数N，则转至步骤3；

若检测次数n大于预设检测次数N，则判断检测到目标的次数p是否大于预设值P；若p≤P，则确定在第i个待检测频段F_i的第j个信道内未检测到目标信号，令第i个检测频段F_i的第j个信道对应的信号带宽B_ij＝0，转至步骤8；否则，若p＞P，则确定在第i个待检测频段F_i的第j个信道内检测到目标信号，转至步骤8；

步骤8，令信道序号j加1，判断j是否等于信道总数W；若j＝W，转至步骤9，否则，转至步骤5；

步骤9，确定在第i个待检测频段F_i的W个信道内是否检测到信号；若在第i个待检测频段F_i的W个信道内均未检测到目标信号，则令扫频值i加1，转至步骤3；若在第i个待检测频段F_i的W个信道中的w个信道内检测到目标信号，转至步骤10；其中，w为整数，1≤w≤W；

步骤10，利用w个信道中每个信道对应的信号带宽、待检测频率区间的带宽B_F、信道数W以及待检测频段数M，确定目标信号带宽B_i。

基于上述本发明实施例提供的基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法，一方面，由于采用了非相干积累来提高信号的信噪比，与相干积累相比，本发明实施例所采用的非相干积累的工程实现比较简单，运算量相对较小，且对于快起伏的接收信号来讲，非相干积累还将获得更好的检测效果，因此本发明实施例提供的基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法能够在空间噪声环境中实现对微弱信号的检测。另一方面，现有技术采用的是对整体待检测区间进行检测的方案，在检测时需要对整体待检测区间的数据进行处理，由于数据量较大，因此会耗费较长时间读/写数据，从而使得检测时间较长，检测效率较低；而与现有技术不同，本发明实施例提供的基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法，不再采用现有技术中对整体待检测区间中的每个检测单元逐点检测的方案，而是将整体待检测区间划 分为带宽较小的若干个待检测频段，按待检测频段的顺序依次检测，因此相比现有技术，本发明实施例对带宽较小的待检测频段的方案能够减少检测时间，提高检测效率；同时，本发明实施例的方案也不再像现有技术中那样——每检测一个检测单元时即利用该检测单元的参考单元确定对应的检测门限，而是在对每个待检测频段进行检测时确定一次检测门限，利用所确定的检测门限对该检测频段的每一信道进行检测。因此，相比现有技术，本发明实施例的方案能够大大减少计算检测门限的运算量，从而缩短检测时间。此外，现有技术中，是对整体待检测频率区间的采样数据进行FFT处理的，而FFT的运算点数对运算量的影响呈指数增长，故FFT点数过大将大大增加系统对目标信号的捕获时间，而本发明实施例提供的基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法中，由于将整体待检测频率区间划分为多个待检测频段，并对每个待检测频段采样数据进行了信道化处理，然后再进行FFT处理，因此能够大大减少由于FFT运算所引起的时间消耗。综上所述，本发明实施例提供的基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法能够在空间噪声环境中实现对弱信号的检测，且检测时间较短，检测效率较高。

此外，本发明实施例提供的基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法还具有灵活性高的突出优点：本发明实施例方法中各个参数值均是可变的，可以根据实际使用过程中的系统要求进行调节，参数化的说明使得本发明实施例方法可适应各种实际情况，提高了系统设计的灵活性、复用性和可移植性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法的流程示意图；

图2为检测概率与单个脉冲信噪比的关系曲线图；

图3(a)为χ ²分布的概率密度函数图；

图3(b)为χ ²分布的累积分布函数图；

图4为目标信号的频谱图；

图5(a)为非相干积累前的待检测信号的时域图；

图5(b)为非相干积累前待检测信号经过FFT的频谱图；

图6为经过非相干积累后的待检测信号经过FFT的频谱图；

图7为非相干积累后的待检测信号通过最佳检测门限检测的结果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示为本发明实施例提供的一种基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法的流程示意图。

如图1所示，本发明实施例提供的基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法，包括以下步骤：

步骤1，获取待检测频率区间以及单个待检测频率区间的带宽指标值，进而根据单个待检测频率区间的带宽指标值C将待检测频率区间划分为M个待检测频段F₁，F₂，…，F_M，转至步骤2。

其中，C表示单个待检测频率区间的带宽指标值，B_F表示待检测频率区间的带宽，[·]表示取整运算。

具体的，待检测频率区间可以表示为：其中，f₀表示中心频率。

步骤2，初始化：令扫频值i＝1，信道序号j＝1，非相干积累次数k＝1，检测次数n＝1，检测到目标的次数p＝0，设置非相干积累总次数K，转至步骤3。

由于在复杂的空间环境中，目标信号总是和噪声及其它干扰混杂在一起，且当目标信号较为微弱时，单次采样信号的信噪比较小，微弱信号便不易被检测。本发明实施例中，通过采用非相干积累能够提高信号的信噪比，实现对微弱信号的检测。

具体的，可将非相干积累总次数K设置为：

式中，SNR为当满足所需检测性能时信号被检测判决前所需要达到的最小信噪比，SNR_min为检测时要求达到的最小信噪比。

以下给出按照上式设置非相干积累总次数K的依据如下：

在已知系统要求的检测性能的情况下，即给定发现概率P_d和虚警概率P_fa后，根据检测概率与单个脉冲信噪比的关系曲线图，即可获知当满足所需检测性能时信号被检测判决前所需要达到的最小信噪比，假设为SNR。同时，已知系统检测目标质量的要求即检测信号时要求达到的最小信噪比，假设为SNR_min，则对信号进行非相干积累处理时，所需提高的信噪比为SNR-SNR_min(dB)。其中，检测概率与单个脉冲信噪比的关系曲线图为发现概、虚警概率与脉冲信噪比的对应关系图，图2所示即为一典型的检测概率与单个脉冲信噪比的关系曲线图，图中横坐标为单脉冲信噪比，纵坐标为发现概率，曲线为虚警概率。如图2所示，在给定虚警概率的情况下，对应的曲线即一定，在此条件下给定发现概率后，即可得到对应的信噪比。

对非相干积累而言，K个信噪比为(SNR)₁的同分布信号进行非相干积累时，其信噪比的改善达不到K倍。这是因为包络检波的非线性作用，信号加噪声通过检波器时，还将增加信号与噪声的相互作用项而影响输出端的信号噪声比。特别当检波器输入端的信噪比较低时，在检波器输出端信噪比的损失更大。这个积累损耗L_NCI近似为： 该损耗值在和K之间，且当K很大时，积累损耗接近

因而，在一定虚警概率P_fa下要达到要求的发现概率P_d，K个信噪比为(SNR)₁的同分布信号进行非相干积累后的信噪比为且当K很大时，那么，当要提高SNR-SNR_min(dB)的信噪比增益且积累次数K相对较大时，信噪比与积累次数K之间的关系式为故需要的非相干积累次数即为

步骤3，获取模数转换器对第i个待检测频段F_i进行数据采样所得的采样数据并对采样数据进行数字下变频处理，进而对数字下变频处理后的采样数据进行数字信 道化处理，得到W个信道的信道化数据对W个信道的信道化数据分别进行快速傅里叶变换，得到W个信道的频谱数据对W个信道的频谱数据分别先进行逐点取模值运算，再进行平方运算，得到W个信道第k次非相干积累对应的频谱数据转至步骤4。

其中，W个信道的频谱数据中均掺杂有噪声N_ij，N_ij呈高斯分布，对应的高斯序列可表示为X(n)_k，n＝1，2，3…。

需要说明的是，在对W个信道的数据进行FFT处理时，FFT的运算点数L直接影响运算量的大小进而影响系统对目标信号的捕获时间。在信号采样率一定的情况下，扫频步进值C过大，FFT的点数L会很大；扫频步进值C过小，信道化数据会过大。两种情况都会导致运算量较大，因此应根据系统实际工作情况，合理设置扫频步进值C和FFT的点数L等参数。

步骤4，判断非相干积累次数k是否等于非相干积累总次数K；若k≠K，则令k加1，转至步骤3；若k＝K，则转至步骤5。

步骤5，对W个信道中的第q个信道全部K次非相干积累对应的频谱数据求和，得到第q个信道的待检测判决数据S_ij，q取1到W之间的所有整数值；将全部W个信道的待检测判决数据按照信道顺序进行拼接，得到第i个待检测频段F_i的整体待检测判决数据S_i^K；利用第i个待检测频段F_i的整体待检测判决数据S_i^K，确定检测门限TH；确定第j个信道的待检测判决数据S_ij中的最大值S_ijmax，并判断第j个信道的待检测判决数据S_ij中的最大值S_ijmax与检测门限TH的大小；若S_ijmax＞TH，转至步骤6；若S_ijmax≤TH，转至步骤7。

其中，第i个待检测频段F_i的整体待检测判决数据S_i^K中掺杂有噪声其服从χ²分布，χ²分布序列可表示为

需要说明的是，若S_ijmax＞TH，则说明当前次检测在第i个检测频段F_i的第j个信道中发现潜在目标信号，此时转至步骤6执行，以确定在当前次检测中第i个检测频段F_i的第j个信道对应的信号带宽反之，若S_ijmax≤TH，则说明当前次检测在第i个检测频段F_i的第j个信道中未检测到目标信号。为了提高判决准确率，防止误判，在本发明 实施例中采用了“P/N判决准则”，即对第i个检测频段F_i的第j个信道进行多次检测，根据其中检测到目标的总次数占总检测次数的情况进行判决，具体操作方法见步骤7。

优选的，若对当前第i个检测频段F_i的第j个信道进行第1次检测后，发现在第j个信道中未检测到目标信号，则不再对第j个信道重复检测，而是直接对其下一信道进行检测。即，当n＝1时，若在步骤5中确定则不再执行步骤7，而是直接转至步骤8。这样，可以减少检测时间，使得总的检测时间不超过系统要求的规定时间。

具体的，步骤5中，利用第i个待检测频段F_i的整体待检测判决数据S_i^K，确定检测门限TH，具体包括以下步骤：

(5a)从第i个检测频段F_i的整体待检测判决数据的S_num个数据点中抽取数据点，得到Q段参考单元其中每段参考单元包括R个连续的数据点数，且相邻两段参考单元间隔P个连续的数据点，求每段参考单元内数据的平均值，得到Q个平均值，确定Q个平均值中的最小值，将该最小值作为第i段检测频段F_i的底噪功率估计值

(5b)确定底噪功率理论值N_ave、恒虚警检测概率P_fa以及第i个待检测频段F_i的整体待检测判决数据S_i^K中所掺杂的噪声的累积分布函数F_K(Y)；根据底噪功率理论值N_ave、恒虚警检测概率P_fa以及累积分布函数F_K(Y)，利用公式：P_fa＝1-F_K(f×N_ave)，计算得到最佳门限检测因子f。

其中，底噪功率理论值N_ave具体可按照如下方式获得：

确定第i个待检测频段F_i的整体待检测判决数据S_i^K中所掺杂的噪声的期望E(Y)＝2K×P₀×L，令底噪功率理论值N_ave等于期望E(Y)。

其中，K为非相干积累次数，L为FFT点数，P₀为雷达天线从空间中接收到的高斯白噪声的功率。

以下给出上述计算最佳门限检测因子f的理论依据如下：

已知待检测判决数据中掺杂的噪声服从χ²分布，可表示为序列 χ²分布的概率密度函数如图3(a)所示，其表达式为：

其中，Γ()表示Gamma函数。

χ²分布的累积分布函数如图3(b)所示，其累积分布函数的函数表达式为：

其中，γ(Y，Z)表示不完全Gamma函数。

由以上两式可知，噪声中数据大于检测门限值f×N_ave的概率即为虚警概率，即： 其中，累积分布函数F_K(Y)的表达式已知，则在虚警概率P_fa给定的情况下，根据上式可求出最佳门限检测因子f。

(5c)将第i段检测频段F_i的底噪功率估计值与最佳门限检测因子f相乘，得到检测门限TH。

值得说明的是，现有技术中，是对整体待检测区间中的每个检测单元逐点进行检测的，并且每检测一个检测单元时，均需要根据该检测单元的参考单元的数据来获得对应的检测门限值，这无疑会加大运算量，使得总的检测时间延长。而本发明实施例上述确定检测门限TH的方式，即：通过从第i个检测频段F_i的整体待检测判决数据中抽取若干个参考单元，利用参考单元数据确定底噪功率估计值并利用底噪功率理论值N_ave、恒虚警检测概率P_fa以及第i个待检测频段F_i的整体待检测判决数据S_i^K中所掺杂的噪声的累积分布函数F_K(Y)计算最佳门限检测因子f，进而利用最佳门限检测因子f和底噪功率估计值计算得到检测门限TH，与现有技术不同，本发明实施例中是将整体待检测区间划分为若干个待检测频段，对每个待检测频段进行检测时只需确定一次检测门限，利用所确定的检测门限对该检测频段的每一信道进行检测。因此，相比于现有技术，本发明实施例的方案能够极大地减少运算量，从而缩短总的信号检测时间。

步骤6，令检测到目标的次数p加1，并根据第j个信道的待检测判决数据S_ij^K以及第j个信道的待检测判决数据S_ij^K中的最大值确定在第n次检测中第i个检测频段F_i的第j个信道对应的信号带宽令第i个检测频段F_i的第j个信道对应的信号带宽转至步骤7。

具体的，步骤6中，根据第j个信道的待检测判决数据S_ij以及第j个信道的待检测判决数据S_ij中的最大值S_ijmax，确定在第n次检测中第i个检测频段F_i的第j个信道对应的信号带宽包括：

以第j个信道的待检测判决数据S_ij中的最大值S_ijmax为中心，比较其在第j个信道的待检测判决数据S_ij的左右邻点数据与检测门限TH，找到小于检测门限TH的左边界点和右边界点，根据左边界点和右边界点确定第n次检测中第i个检测频段F_i的第j个信道对应的信号带宽

其中，根据左边界点和右边界点确定第n次检测中第i个检测频段F_i的第j个信道对应的信号带宽具体是：确定左边界点到右边界点(包括左边界点和右边界点)之间的数据点数，将该数据点数乘以分辨率，即得到第n次检测中第i个检测频段F_i的第j个信道对应的信号带宽

步骤7，令检测次数n加1，判断检测次数n是否小于等于预设检测次数N；若检测次数n小于等于预设检测次数N，则转至步骤3；若检测次数n大于预设检测次数N，则判断检测到目标的次数p是否大于预设值P；若p≤P，则确定在第i个待检测频段F_i的第j个信道内未检测到目标信号，令第i个检测频段F_i的第j个信道对应的信号带宽B_ij＝0，转至步骤8；否则，若p＞P，则确定在第i个待检测频段F_i的第j个信道内检测到目标信号，转至步骤8。

步骤8，令信道序号j加1，判断j是否等于信道总数W；若j＝W，转至步骤5，否则，转至步骤9。

步骤9，确定在第i个待检测频段F_i的W个信道内是否检测到信号；若在第i个待检测频段F_i的W个信道内均未检测到目标信号，则令扫频值i加1，转至步骤3；若在第i个待检测频段F_i的W个信道中的w个信道内检测到目标信号，转至步骤10。

其中，w为整数，1≤w≤W。

步骤10，利用w个信道中每个信道对应的信号带宽、待检测频率区间的带宽B_F、信道数W以及待检测频段数M，确定目标信号带宽B_i。

具体的，步骤10具体可以包括以下步骤：

(10a)根据w个信道中每个信道对应的信号带宽，确定其中的最大信号带宽B_ijmax以及最大信号带宽B_ijmax所在的信道j_max；判断最大信号带宽B_ijmax与单个信道的带宽 是否相等；若确定目标信号带宽Bi＝B_ijmax；否则，转至步骤10b。

(10b)以信道j_max为中心点对左侧信道j_L及右侧信道j_R分别进行判断，以分别确定左侧信道总带宽及右侧信道总带宽根据左侧信道总带宽右侧信道总带宽 以及最大信号带宽B_ijmax，确定目标信号带宽

其中，0＜j_L＜j_max，j_max＜j_R≤W。

具体来说，对左侧信道j_L进行判断，以确定左侧信道总带宽具体可以包括以下步骤：

(10b11)令j_L＝j_max-1，左侧信道总带宽

(10b12)判断左侧信道j_L的带宽与单个信道的带宽是否相等；若 令左侧信道总带宽若令左侧信道总带宽 j_L减1，转至步骤10b13。

(10b13)判断j_L是否等于1；若j_L≠1，则转至步骤10b12；若j_L＝1，输出左侧信道总带宽

类似的，对右侧信道j_R进行判断，以确定左侧信道总带宽具体可以包括以下步骤：

(10b21)令j_R＝j_max+1，右侧信道总带宽

(10b22)判断右侧信道j_R的带宽与单个信道的带宽是否相等；若 则确定右侧信道总带宽若令右侧信道总带 宽j_R减1，转至步骤10623。

(10b23)判断j_R是否等于W；若j_R≠W，则转至步骤10b12；若j_R＝W，输出右侧信道总带宽

至此，即完成了对整个待检测频率区间的一次检测，如果此次检测中检测到目标信号，则输出对应的目标信号带宽，以供系统利用目标信号带宽提取目标的方位差及俯仰差等信息，实现对天线指向目标的误差校正。

基于上述本发明实施例提供的基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法，一方面，由于采用了非相干积累来提高信号的信噪比，与相干积累相比，本发明实施例所采用的非相干积累的工程实现比较简单，运算量相对较小，且对于快起伏的接收信号来讲，非相干积累还将获得更好的检测效果，因此本发明实施例提供的基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法能够在空间噪声环境中实现对微弱信号的检测。另一方面，现有技术采用的是对整体待检测区间进行检测的方案，在检测时需要对整体待检测区间的数据进行处理，由于数据量较大，因此会耗费较长时间读/写数据，从而使得检测时间较长，检测效率较低；而与现有技术不同，本发明实施例提供的基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法，不再采用现有技术中对整体待检测区间进行检测的方案，而是将整体待检测区间划分为带宽较小的若干个待检测频段，按待检测频段的顺序依次检测，因此相比现有技术，本发明实施例对带宽较小的待检测频段的方案能够大大缩短数据读写所占用的时间，从而减少检测时间，提高检测效率。同时，本发明实施例的方案也不再像现有技术中那样——每检测一个检测单元时即利用该检测单元的参考单元确定对应的检测门限，而是在对每个待检测频段进行检测时确定一次检测门限，利用所确定的检测门限对该检测频段的每一信道进行检测。因此，相比现有技术，本发明实施例的方案能够大大减少计算检测门限的运算量，从而缩短检测时间。此外，现有技术中，是对整体待检测频率区间的采样数据进行FFT处理的，而FFT的运算点数对运算量的影响呈指数增长，故FFT点数过大将大大增加系统对目标信号的捕获时间，而本发明实施例提供的基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法中，由于将整体待检测频率区间划分为多个待检测频段，并对每个待检测频段采样数据进行了信道化处理，然后再进行FFT处理，因此能够大大减少由于FFT运算所引起的时间消耗。综上所述，本发明实施例提供的基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法能够在空间噪声环境中实现对弱信号的检测，且检测时间较短，检测效率较高。

此外，本发明实施例提供的基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法还具有灵活性高的突出优点：本发明实施例方法中各个参数值均是可变的，可以根据实际使用过程中的系统要求进行调节，参数化的说明使得本发明实施例方法可适应各种实际情况，提高了系统设计的灵活性、复用性和可移植性。

以下通过仿真试验进一步说明本发明实施例提供的基于星载天线捕获跟踪指向系统的信号检测方法的效果：

1、仿真条件：

为着重研究系统对目标信号的检测，本仿真实验只针对一个信道进行实验。设置目标信号为带宽2MHz的随机均匀分布信号，采样率f_s＝18.75MHz，并通过加入一定功率的噪声实现目标信号淹没在噪声背景之下，带宽内信噪比固定设置为SNR＝5dB。

2、仿真实验内容：

①利用随机函数生成给定带宽的随机均匀分布的目标信号，并根据带宽内信噪比SNR添加一定的噪声，噪声随机产生，得待检测信道信号，绘制待检测信号功率谱。

②按照系统算法，通过采样频率f_s对待检测信道信号采样，然后对采样信号进行FFT变换、求模运算、平方运算，并进行累加运算。

③根据给定的带宽内信噪比SNR及给定的发现概率P_d和虚警率P_fa，确定非相干积累次数K，然后对过程②循环K次完成对待检测信道信号的非相干积累，并绘制非相干积累后的待检测信号功率谱。

④根据本发明实施例方法中最佳门限检测因子f的确定方法，利用过程③非相干积累的结果服从χ²分布的特性及系统性能确定最佳门限检测因子f；结合本仿真，对过程③非相干积累的结果等间隔的取3段参考单元，每段参考单元的数据点数为500点，将3段参考单元平均值的最小值作为待检测信道信号的底噪功率估计值，由此确定最佳检测门限。

⑤根据本发明实施例方法，利用过程④的最佳检测门限对过程③非相干积累后的待检测信道信号进行检测；若检测到潜在目标信号，为避免虚警对系统检测性能的影响，利用“P/N判决准则”，结合本仿真，重复N＝5次检测，若检测到目标信号的次数P≥3，则说明检测到目标信号，否则检测到的潜在目标信号是由虚警产生，绘制信号检测结果图。

3.仿真结果分析：

图4所示为仿真试验中目标信号的频谱图。观察图4，可以看出，目标信号为带宽B＝2MHz的均匀分布信号，在信号带宽内频谱高度较大，其他位置信号频谱高度很小。

图5(a)所示为非相干积累前的待检测信号的时域图，图5(b)所示为非相干积累前待检测信号经过FFT的频谱图。观察图5(a)和5(b)可知，在对待检测信号不进行非相干积累的情况下，目标信号基本淹没在噪声之中，无法检出。

图6所示为经过非相干积累后的待检测信号经过FFT的频谱图。观察图6可知，经过非相干积累，信号的信噪比获得了很大的提高。

图7所示为非相干积累后的待检测信号通过最佳检测门限检测的结果图。观察图7，可以看出，目标信号已被检测出来，且目标信号的信噪比较大。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。