探索gps软件接收机的研究及matlab实现

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1、分类号：U4910710．S062412801IIIIIilllllllllllll111111111111111)111}Y1527392壤步太海硕士学位论文GPS软件接收机的研究及Matlab实现吴娟丽导师姓名职称关可副教授申请学位级别工学硕士学科专业名称交通信息工程及控制论文提交日期2009年05月18日论文答辩日期2009年05月24目学位授予单位长安大学答辩委员会主席学位论文评阅人李国民教授郭元术教授孙弋教授摘要GPS即为全球定位系统，具有全球覆盖、全天候工作等特点。目前，GPS接收机在陆

2、用、航空和海事等领域的应用越来越广泛，为用户定位和导航发挥着巨大的作用。随着GPS的升级和新的卫星导航系统的发展，相比较传统GPS接收机，GPS软件接收机具有的成本低、灵活性高等优点越来越突出。本文重点对GPS软件接收机的捕获和跟踪部分进行了研究，并在Matlab中进行了定位解算。首先，本文介绍了GPS信号包含的主要内容。然后，在捕获部分讨论了时域滑动相关算法、并行频域搜索和并行码相位搜索捕获算法，并采用并行码相位搜索捕获算法对GPS数字信号进行捕获。在跟踪部分，码跟踪环路采用非相干延迟锁定环(DL

3、L)，载波跟踪环路采用Costas环，并利用捕获得到的初始码相位和频率实现了对信号的跟踪。最后，本文对经过捕获和跟踪处理的GPS信号进行了同步和奇偶校验等处理，提取出了导航电文，并根据电文中的参数计算出了用户的位置坐标。本文在捕获部分选用了在Matlab环境下执行时间短、性能高的并行码相位搜索捕获算法，提高了GPS软件接收机的定位速度和定位精度。载波跟踪环路采用了对1800相位转换不敏感的Cost,as环，保证了载波跟踪环路对信号的正确跟踪。码跟踪环路采用了性能良好的超前滞后能量差相位鉴别器。在码元

4、差大于1／2码元时，环路依然能够保持对信号的跟踪。跟踪部分还将码跟踪环和载波跟踪环组合在一起，降低了跟踪环路的复杂度。另外在Matlab环境下，编写了捕获、跟踪和数据处理等程序，用软件方式实现了对用户的定位。这种实现方法节约了成本，并且可以根据环境设置不同的门限值和参数，还可以对程序进行更改用于接收处理其他卫星定位系统的信号，具有很大灵活性。关键词：GPS，C／A码，捕获，跟踪，同步AbstractGPSisglobalpositioningsystem，andwhichhasthecharacte

5、risticsofglobalcoverageandall-weatherwork．Currently，GPSreceiverismorewidelyusedintheland，airandmaritimefieldandhasplayedagreatroleinthepositioningandnavigationforusers．WiththeupgradeofGPSandthedevelopmentofnewsatellitenavigationsystem，comparedtotraditi

6、onnalGPSreceiver,GPSsoftwarereceiverwiththefeaturesoflowcostandhighflexibilityismoreprominent．Thispapermainlystudysthecapturepartandthetrackingpart,andalsocalculatesthepositioninMatlab．Firstofall，thepaperintroducesthemaincontentoftheGPSsignal．Thentheca

7、pturepartdiscussesthealgorithmsofserialsearchacquisition,parallelfrequencyspacesearchacquisitionandparallelcodephasesearchacquisition,andalsocapturestheGPSdigitalsignalwiththeparallelcodephasesearchacquisitionalgorithm．Inthetrackingpart，thecodetracking

8、loopisanon’coherentdelaylockloop(DLL)．ThecartiertrackingloopisaCostasloop．Thetrackingparttracksthesignalusingtheinitialcodephaseandfrequencyobtainedinthecapturepart，Finally，afterthesynchronizationandparity—checkproceduretotheGPSsignalwh