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时间:2019-03-10
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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
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