gps软件接收机数据处理及实现论文

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1、AThesisSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityForMasterDegreeDATAPROCESSINGANDREALIZATIONOFGPSSOFTWARERECEIVERMajor:Navigation,GuidanceandControlTheoryCandidate:YiShengSupervisor:MaoXuchuSchoolofElectronicsandElectricEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityJanuary,2010GPS

2、软件接收机的数据处理及实现摘要全球定位系统GPS(GlobalPositioningSystem)可以在全球范围内为数量不限的海陆空用户提供全天候的、连续精确的位置、速度和时间信息。GPS软件接收机是用软件的方式对GPS信号进行处理，具有高度的灵活性：可以方便地研究和实现新算法；也可以灵活地对软件进行修改来适应GPS信号的变化，如信号结构和信号强度的变化。本文主要的研究工作在于GPS的数据处理和GPS软件接收机的实现，具体如下：1.采用以GP2015为主芯片的射频前端将GPS中频数字信号采集到计算机上保存;然后基于采集的数据，对

3、GPS信号的捕获、跟踪及解算等接收机的关键技术开展研究。2.捕获跟踪方面，首先介绍了捕获和跟踪的流程和基本算法。针对微弱GPS信号难以捕获的情况，提出了一种新的微弱GPS信号捕获算法来提高捕获性能。经过对仿真信号的捕获实验验证，这种新的算法能够使接收机的微弱信号捕获能力得到提高。3.星历解调和定位解算方面，从跟踪结果开始，奇偶数据位校验，提取出导航电文，计算卫星瞬时位置;利用本地参考时间与子帧起始处的时间差计算出伪距;由卫星瞬时位置及用户伪距，根据定位方程迭代计算出用户位置，与实际坐标比较证明了软件GPS的实I现的可行性。提出了

4、一种使用陈旧星历对卫星星历进行预测的方法，可以使用陈旧星历进行粗略的定位，提高首次定位速度，并且在由于信号微弱而使卫星难以跟踪的情况下也能进行定位。4.软件接收机结构和界面设计方面，通过比较基本的硬件和软件接收机结构，对常规的软件接收机结构进行了改进，在软件接收机流程中采用闭环设计。界面采用Linux下QtDesigner进行设计，展示了界面设计结果，将运行模块和图形界面分离，仅由界面进行调用，使得软件接收机的配置更加灵活。总而言之，本文对GPS软件接收机的关键技术展开研究，对GPS信号处理，定位解算，以及软件接收机的软件架构进

5、行了改进和开发实现，并通过GPS实验，论证了本文所提方案的可行性。关键词：全球定位系统，GPS软件接收机，信号处理，星历解调，位置解算IIDATAPROCESSINGANDREALIZATIONOFGPSSOFTWARERECEIVERABSTRACTGPS(GlobalPositioningSystem)canprovideall-weathercontinuousaccurateposition,velocityandtimeinformationforanunlimitednumberofworldwideusers.Th

6、eGPSsoftwarereceiverprocessesandcomputesGPSintermediatefrequency(IF)signalinsoftwareapproachwithahighflexibility,whichcanstudyandrealizenewalgorithmseasily,alsocanbeeasilymodifiedtosuittheGPSsignalchanges,suchasthechangesofsignalstructureandintensity.Thispaperfocused

7、onGPSdataprocessingandGPSsoftwarereceiverimplementation.Specificallyasfollowing:1.Inthispaper,GP2015-basedGPSRFfront-endchipwasusedforcollectingGPSIFdigitalsignal,andtheIFdigitalsignalwassavedintothepersonalcomputer.Then,basedoncollecteddata,westartedtheresearchonthe

8、GPSsignalacquisition,tracking,andpositionresolvetechnologies.2.Intheaspectofacquisitionandtracking,thebasicalgorithmsandprocesseswe