gps软件接收机之分析与实现

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1、GPS软件接收机之分析与实现1绪论1.1、研究背景及意义目前世界上主流的全球导航卫星系统(GNSS)有GPS[i][2](美国）、GLONASS(俄罗斯）、伽利略Galileo(欧盟）和北斗（中国）等四大导航体系。其中GPS是美国军方70年代初在子午仪卫星导航定位技术上发展而起的，是以无线电通信技术、电子计算机技术、空间技术和测量测绘技术为基础的高科技产物，是现代化军事和空间技术的一个重大突破。随着GPS系统的出现，世界各国的工农业生产和国防建设的发展也发生了翻天覆地的变化，因为它能够为用户在全球范围内方便快捷

2、地提供抗干扰性能良好的、可靠安全的、全天候的、实时的、精确度高的时间、位置和速度等详细的导航信息。目前该系统己经广泛应用于包括车辆和船舶的导航与定位、精密工程测量与定位、石油和地矿勘探、海洋测绘和测量、野外和环境勘测、城市区域规划、网络系统授时和校频、电缆与管道等基建设施铺设、甚至空中交通管制、航空航天摄影、空间飞行器的精密定轨、导弹制导与定位在内的各种民用和军用领域。随着卫星导航定位技术的不断发展和完善，全球导航卫星系统(GNSS)己经成为现阶段导航领域内运用最广泛、发展最为完善的导航定位系统，并且在未来的经

3、济、政治、国防等领域中也必将突显出重要作用，具有非常广阔的发展前景。我国在卫星导航定位系统的基础研究和技术发展方面比西方发达国家相对较晚，然而又出于对本国国家安全的考虑和维护军事强国地位的需要，甚至还有保障自身经济利益的目的，欧、美等西方科技大国在诸多方面又对我国实施了技术封锁。但是随着我们国家在经济，军事，国家安全乃至日常生活等各个方面对导航卫星系统(GNSS)的依赖日渐增长，同时又出于对国家安全需要的考虑，因此在卫星导航定位技术上，打破西方科技大国对我国建造的技术壁垒，彻底摆脱受制于人的被动局面已经变得十分

4、紧迫。然而要努力缩小与美国、欧盟等发达国家的技术差距，改变自身落后、被动的局面。首先就必需要学习他们先进的卫星导航定位的理论知识和实践应用，借鉴他们的成功经验，提高自身的技术水平。因此，我们开展对GPS的学习与研究，对于我国开发具有完全自主知识产权的全球导航定位系统的发展有很大的借鉴和推动作用。学习、开发GPS接收机是展开对GPS系统应用讨论和研究的基础，同时也是对一个国家对GPS认识和研究水平的衡量标准。目前，世界上已经有上百家厂商生产出了数百种GPS接收机，这些接收机适用于日常消费、工业、军事等不同领域。相

5、较于国外诸多的科技公司和科研机构，对于GPS接收机的研究和开发，我国也是刚刚开始，各方面的工作尚处于起步阶段，研究成果远远的落后于西方科技大国，这些都主要体现在：1、国内市场上现有的GPS接收机大部分都是从国外引进的产品'即使在一些国内厂家生产的接收机中'虽然应用软件已经能够国内自主研发，但是绝大部分的产品也都只是基于国外现有的OEM产品'并在其之上进行二次开发生产出来的；2、目前国内市场上所有可见的主流GPS接收机的底层芯片均是由美国、德国等欧、美国家设计、生产、制造的，而我国.几乎没

6、有一款独立自主研发、设计、生产的国产GPS芯片产品'更没有基于这些国产芯片的接收机，这种受制于人的局面，经常还会遇到进口渠道不稳定'且随时会受到禁运威胁的影响'这将会对国家安全构成严重的安全隐患；3、随着世界各国的GNSS技术的蓬勃发展与应用'多系统兼容的软件GPS接收机的设计与实现已经成为众多国外科研机构和研究院所近年来的研究热点，然而对这一领域的研究，国内依然相对落后于欧、美诸国，大多数的研究也仅仅见于实验室。本课题研究了接收机的关键技术，并且分析了目前国内现有的GPS接收机

7、技术特点和未來发展趋势。设计出了一款基于国产芯片的，可以精确定位'具有完全自主知识产权的GPS软件接收机。从而可以推动我国的卫星导航事业的蓬勃发展，提高深空探测产品的竞争力。1.2、GPS系统概述美国政府历经20年，花费200亿美元组建的GPS系统由图1.1所示的三部'分组成：空间部分(卫星星座)，地面监控部分(主控站、监控站、注入站)和GPS接收机(用户部分)。GPS空间部分和地面监控部分是实现一切GPS用户定位的基础，用户只有利用用户设备才可以实现精确导航定位的目的。对于用户设备，可以笼统地

8、认为是各种类型的GPS接收机f5)，它主要由基本的硬件电路、数据处理软件和终端设备等组成。GPS接收机的任务是，能够在一定的应用条件下，捕获、跟踪到所有可见的卫星信号，并对这些卫星信号进行分析和数据处理，以便精确的计算出各个卫星和接收机之间信号的传播时间和传输距离[6]，实时地解调出卫星导航电文，获得详细的导航信息。目前各种GPS接收机种类繁多，但基本结构相同。按电路的结构划分，通常可