基于圆周移位捕获算法的GPS软件接收机

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1、圆密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文指导教师：二。一三年五月ByZhangBiaoADissertation／ThesisSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofTechnologyandinstrumentmeasurementNationalTimeServiceCenter，ChineseAcademyofScienceMay

2、,2013致谢在国家授时中心三年的学习经历是我人生中的一笔宝贵财富，诸多良师益友在工作学习上给予我帮助与指导，在生活上对我关心与照顾，在思想上对我进行鞭策与鼓励，所有的这一切都将使我终生难忘，在此表示衷心的感谢。首先感谢我的导师马红皎副研究员，从最初的论文开题到方案研究再到实验工作开展，以及最后的论文顺利完成，每一个环节都倾注了导师大量的心血。马老师严谨的治学态度、敏捷的思维、渊博的学识和平易近人的工作作风深深感染和激励着我，令我受益匪浅，终身难忘。感谢国家授时中心郭际主任、王玉林书记、吴海涛副主任、窦忠副主任、张首刚副主任、卢晓春副主任、人教处李平处长、张正副处长、科技处

3、刘子懿处长为我们提供了良好的学习生活环境，使我们心无旁骛，专心学习研究工作。感谢胡永辉研究员、李孝辉研究员、董绍武研究员、高玉平研究员、樊战友高级工程师等老师在学习上提供的无私帮助以及生活中给予的关心和照顾。感谢潘炼德老师对论文的细心修改，感谢图书馆老师的热情帮助。感谢武建峰副研究员对我论文的指导和帮助；感谢桑润玲工程师在平时的工作和生活中给予的帮助，感谢王康师兄在论文的撰写上给予很多指导。实验室的张志武老师、侯磊师兄、何在民师兄、吴华兵师兄、刘军良师兄、徐瑞师兄、张涛师兄、邢燕师姐、赵爱萍师姐、赵当丽师姐、陈颖铭师姐都在工作和生活中给予我很大的帮助，在此对诸位表示深深的感

4、谢。感谢我的同窗好友刘永鑫、张帆、谢亮、白杉杉、倪媛媛、李晓睿、张馥臣、杨传玺、陈颉、王常何、方琳、皇甫江、林思佳、段茂成等陪我走过了这重要的三年，你们的鼓励和帮助帮助给我增加了许多学习和生活的乐趣。感谢闰温合、王志浩、杨建青、李梦、张嫒、葛君霞等师弟师妹们，谢谢你们对我的支持和帮助，为我提供了一个愉快的学习环境，互相学习、互相帮助。特别感谢我的家人，他们的教导和鼓励使我在克服困难和前进中鼓足勇气，不退缩、不畏惧，在此忠心的祝福他们身体健康。最后，由衷的感谢参加论文评审和答辩的各位专家和老师。作者张彪2013年5月摘要随着GNSS的迅猛发展，研究新的导航接收机逐渐成为行业内

5、的趋势。而GNSS软件接收机因其数据处理功能的易重配性以及信号处理的易完成性，成为国内外近年来的研究重点和热点。GPS导航系统作为GNSS中最早发展、技术最成熟的系统，研究软件接收机具有得天独厚的优势。本文从软硬件两方面详细介绍了与软件接收机配套使用的数据采集实验平台。软件接收机中采用了基于圆周移位的捕获算法，针对传统FFT捕获算法运算量较大的缺点，利用时域载波剥离与频域圆周移位等价的原理，通过对输入信号频谱序列进行圆周移位操作，替换在不同载波Doppler搜索单元下对输入信号的重复载波剥离和FFT操作。该方法从减少捕获过程中FFT运算的出发，大幅度提升了捕获效率；在跟踪方

6、案中使用的是码跟踪使用早晚码延迟锁相环，载波跟踪使用Costas环进行。全文分析了GPS定位的基本原理及软件接收机的基本结构，设计了基于USB2．0的GPS数据采集系统，研究了基于圆周移位的软件接收机捕获算法，分析了软件接收机跟踪环路算法，设计完成了适用于本文系统的软件程序。最后通过实际测量，对系统的可靠性及软件的可用性进行了检测，为卫星导航接收机新算法的开发与研究提供了方便使用的平台。关键词：GPS，圆周移位，FFT，USB2．0，软件接收机IIIABSTRACTWiththehighdeveloplnentofGNSS，thereismoreandmoreattenti

7、ontothenewgenerationofNavigationreceiver．It’Sbecomingaresearchfocusinrecentyearsathomeandabroadbecauseofwhichiseasytoreconfigureindataprocessingandeasytoprocessnavigationsignal．TheGPSNavigatingsystemhasthenaturaladvantageinresearchingsof弧；arereceiverSOastobein