GPS软件接收机相关技术研究

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1、2012年第4期导弹与航天运载技术No．42012望筮i垫塑——MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo．320文章编号：1004—7182(2012)04．0045-05GPS软件接收机相关技术研究许刚1，黄国荣1，彭兴钊1，薛冬1，高圆2(1．空军工程大学工程学院，西安，710038；2．西安交通大学材料科学与工程学院，西安，710049)摘要：随着卫星导航接收机的发展，软件定义的接收机因其设计的灵活性成为下一代导航接收机的发展趋势。研究了基于GPS软件接收机结构方案；采用基于FFT的并行码相位搜索算法处理卫星信号的捕

2、获问题；分析基本锁相环的原理，并设计可用于软件接收机的码跟踪环和载波跟踪环；根据GPS完好性的要求，设计GPS自主监测算法。实验表明，所设计的软件接收机能较好地对卫星信号进行捕获，可准确跟踪含有多普勒频移的载波，并能正确解调出导航数据，同时可对接收机的完好性进行监测。关键词：GPS软件接收机；捕获；跟踪；完好性监测中图分类号：P228．4文献标识码：AResearchonSoftwareGPSReceiverXuGan91，HuangGuoron91，PengXingzha01，XueDon91，GaoYuan2(1．Instituteof

3、Engineering，AFEU，Xi’all，710038；2．SchoolofMaterialScienceandEngineering，XJTU，Xi’an，710049)Abstract：Alongwiththedevelopmentofsatellitenavigationreceiver,thesoftware—definedreceiverisbecomingthetrendofthenextgenerationreceiverforitsagility．Thisarticleinvestigatesthestructureo

4、fsoftware-definedreceiverbasedonGPSandUSeSparallel‘codemethodgroundonFastFourierTransformtoacquiresatellitesignal．Contemporarily,onecodetracking．100pandcarrierwavetracking—loopwhichareusedinthereceiveraredesignedbasedonanalyzingthetheoryofbasicphase—lockedloop．AneffectiveR

5、AIM(ReceiverAutonomousIntegrityMonitoring)algorithmisdesignedundertherequirementofautonomousFDIinGPS．Byexperiment，thereceiverdesignedcanpreferablyacquireandtrackthesatellitesignalevenifithassomeDopplerfrequency．Besides，itcanaccuratelydemodulatethenavigationdatainsignalandd

6、etectitsintegrality．KeyWords：SoftwareGPSreceiver；Acquisition；Tracking；Receiverautonomousintegritymonitoring0引言传统接收机通常由射频前端、用于信号处理的特定用途集成电路(ASIC)和进行导航解算的CPU组成，其预先设计的相关器、跟踪通道和控制环路参数已固化到ASIC中，一般不可进行重置。但是，随着多卫星导航系统融合和INS／GPS超紧组合导航技术的不断发展，要求下一代卫星导航接收机可处理不同体制的卫星信号，同时要求跟踪环路可观、可控，

7、而基于软件无线电的GPS软件接收机则为下一代卫星导航接收机提供了研究和实现的方向。基于软件无线电的GPS软件接收机的核心思想是将卫星信号的捕获、跟踪和导航数据解算脱离硬件，用软件算法在可编程的数字处理器甚至通用PC机上进行处理。本文采用实测的GPSL1链路信号的中频数据，分析了卫星信号的结构和测距码的特性【5】；阐述了并行码相位搜索捕获算法的原理【l’2】、码相位跟踪环和载波跟踪环的基本原理【2，7J；根据GPS自主完好性的要求，给出了基于冗余数据的自主完好性监测算法【3，8】，并在通用PC机上编制了基于Matlab的全套处理程序。收稿日期

8、：2011—11-30；修回日期：2012-02．07基金项目：陕西省信息系统综合集成重点实验室(201113y12)；空军工程大学航空航天工程学院科研创新基金(XSll0102