gps频域捕获实验报告

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1、综合课程设计报告第16页共16页南京理工大学综合课程设计报告姓名:刘南舢学号：0810200227学院(系):自动化专业:自动化朱建良指导教师：2011年06月综合课程设计报告第16页共16页目录1.设计要求……………………………………………………32.GPS信号概要2.1GPS信号的构成…………………………………………32.2相关性……………………………………………………32.3多普勒频移………………………………………………43.捕获3.1捕获的目的…………………………………………………43.2串行搜索捕获………………………………………………53.2.1

2、伪码序列的产生………………………………………63.2.2载波的产生………………………………………………73.2.3积分和平方………………………………………………73.2.4图像的筛选………………………………………………74.总结………………………………………………………………135.附件……………………………………………………………146.参考文献………………………………………………………16综合课程设计报告第16页共16页题目：GPS时域捕获算法仿真1设计要求GPS卫星信号包括载波，导航电文，C/A码三部分，GPS接收机的信号捕获过程就是去除载波，剥离C

3、/A码的过程，并且载波频率和C/A码的估计值必须小于载波环和码环的迁入范围。我们主要研究的GPS捕获方法是串行时域捕获法。2GPS信号概要2．1GPS信号的构成GPS信号由以下三部分组成：（1）载波，（2）导航数据，（3）扩频序列。2.1.1载波GPS信号是利用两个UHF频段的载波进行传输的，UHF的频率范围为500MHz-3GHz。两个载频L1和L2可以由相同的频率=10.23MHz产生，具体方法如下：=154f0=1575.42MHz=120f0=1227.60MHz以或为载波。2.1.2导航数据导航数据包含卫星轨道的相关信息。GPS控制段中的地面站负

4、责把这些信息上传到所有的卫星。导航数据的比特率为50b/s。2.1.3扩频序列每个卫星都有两个唯一的扩频序列或扩频码。第一个是粗捕获码（C/A），另外个是加密精确码（P(Y)）。C/A码是一个1023码片的序列（一个码片对应1bit，称之为码片是强调它不包含任何信息），其周期为1ms，码速为1.023MHz。P码的长度更长，码速率为10.23MHz，且在每次GPS周开始时重复。C/A码只在L1载波上调制。2．2相关特性C/A码的两个重要相关特性如下：2.2.1几乎没有互相关性综合课程设计报告第16页共16页所有的C/A码互相之间几乎没有相关性。也就是说卫星

5、i和卫星k的两个码Ci和Ck的互相关性如下：2.2.2除了零延时外，几乎没有自相关性所有的C/A码几乎和自己都没有相关性，除了零延时。这一特性使我们很容易找出什么时候两个码是严格对齐的。卫星K的自相关性特性如下：2．3多普勒频移在GPS中，会遇到由发射机（卫星）相对接收机运动所产生的多普勒频移，多普勒频移会影响到GPS信号的捕获和跟踪。对静止的GPS接收机来说，在L1频率上最大的多普勒频移约为5kHZ,对高速移动的GPS接收机，可以假定最大的多普勒频移为10KHz由于C/A码的码率低，其多普勒频移非常小。C/A码的码率为1.023MHz，是L1载波频率的1

6、/1054。因此，对静止接收机和高速接收机C/A码的多普勒频移分别为3.2MHz和6.4MHz。3捕获捕获的目的是确定可见卫星及卫星信号的载波频率，码相位的粗略值。3．1捕获的目的卫星由32个不同的PRN码进行区分。第二个参数是码相位，指的是伪随机码在当前数据块中的时间同步信息。为产生与接受信号伪码相位完全对齐的本地伪码，需要知道码相位，此时则可从信号中去除伪码。两个伪码只有在时延为零的时候才能得到最大相关值，也就是说，两个信号必须完全对齐才能去除接收信号中的伪码。综合课程设计报告第16页共16页第三个参数是载波频率，在下变频的情况下指的是中频。接收到的L

7、1频点1575.42MHz射频信号，在下变频器中经过混频后可得到中频信号。但是，接受信号的频率可能偏离预期值。在视距范围内的卫星速度（相对于接收机）引起的多普勒频移可导致接收信号频率的升高或降低。在最坏的情况下，频差有可能打到10kHz。产生本地载波信号的前提是必须知道接受信号的频率，其目的是用于去除接收信号载波。在通常情况下，搜索得到的最大频率误差为500Hz是可以接受的。3．2串行搜索捕获串行搜索捕获方法是码分多址系统（CDMA）中经常采用的一种捕获方法。GPS就是一种CDMA系统。图3_1显示的是串行搜索算法的框图。图3_1串行搜索法框图从图3_1可

8、以看出，该方法基于接受信号与本地产生伪码序列及本地载波的乘积。伪码