0 引言

卫星物联网被视为对地面物联网系统的补充和延伸，由于其不受地理环境限制，能够有效解决地面网络在部署时面临的环境受限问题，并在全球范围内提供稳定的通信服务[1]。在卫星通信过程中，接收机在解调前必须完成同步，消除频偏影响，其中对伪码的捕获是同步的关键环节之一。故在高动态、低信噪比环境下实现伪码捕获，提高接收机的检测性能成为卫星通信研究的一大重点。常见的伪码捕获算法有串行捕获、并行频率捕获、并行码相位捕获以及部分匹配滤波-傅里叶变换（PMF-FFT）算法等[2]。其中，PMF-FFT算法能够在大频偏下准确估计多普勒频移并实现信号快速捕获而得到广泛应用[3]。该算法存在的扇贝损失和频域衰减的问题可以通过补零法和窗函数法解决[4-6]，并且通过频域差分非相干累积处理后，在低信噪比情况下算法的捕获性能也有所提高[7]。但是，上述改进都未能缩小频域搜索范围和减少捕获时间。文献[8]提出一种两阶段伪码捕获的算法，通过先粗略估计频偏的大致范围，再在估计范围内准确估计频偏。这种算法虽可以减少搜索次数和捕获时间，但在粗略估计中不容易确定搜索的步长。因此，本文提出一种用于快速捕获低轨物联网信号的PMF-FFT改进算法，根据星历信息采用球面几何方法精准地估计多普勒频移[9-10]，从而缩小频域搜索范围，结合补零加窗和频域差分等方法，提高伪码捕获概率并缩短捕获时间。

3 结束语

本文根据星历信息，采用球面几何方法，精准估计多普勒频移，有效缩小了低轨物联网信号在频域上的搜索范围，减少了搜索次数。同时，通过对传统PMF-FFT算法进行补零和频域差分改进，能快速捕获低轨物联网信号，并成功在FPGA环境中实现对低轨搜救信号的捕获。仿真和测试结果证明了本文所提PMF-FFT改进算法具有工程实现性，能够降低捕获时间，并且在较低信噪比的情况下提高了检测概率。