gps软件接收机的仿真与实现毕业论文

《gps软件接收机的仿真与实现毕业论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、毕业论文GPS软件接收机的仿真与实现学院：地质工程与测绘学院专业：测绘工程第IV页摘要随着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。它使用软件方法和少量硬件即可实现信号接收处理，可以直接由运行在微处理器上的Matlab程序完成信号处理，因此具有良好的灵活性、可移植性及可扩展性。因此，研究GPS软件接收机的仿真平台具有重要意义。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。本文在掌握GPS软件接收机原理的基础上，实现了对信号的

2、仿真、捕获、跟踪及定位。捕获部分为了提高GPS软件接收机的定位速度和定位精度，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。跟踪部分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。载波跟踪环路则选用了对1800相位转换不敏感的Costas环，以保证载波跟踪环路对信号的正确跟踪。最后在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，并对定位结果进行了分析概括，验证了所有算法的可行性，讨论了不足之处，为后续软件接收机的相关研究工作奠定了良好的基础。关键词：GPS，软件接收机，

3、仿真，捕获，跟踪，同步第IV页目录摘要IABSTRACTII第一章绪论11.1GPS发展概况与组成11.2GPS的组成11.2.1GPS空间卫星星座部分21.2.2地面控制部分21.2.3用户设备部分31.3GPS接收机的发展概况31.4软件接收机的特点及国内外研究现状41.4.1软件接收机的结构特点41.4.2软件接收机的发展现状61.5课题研究的意义61.6论文研究的主要内容7第二章GPS信号的产生和结构92.1GPS信号的产生92.2GPS信号结构102.2.1载波信号102.2.2C/A码和P码102.2.3导航电文132.2.4G

4、PS卫星信号的调制142.3本章小结14第三章GPS信号的捕获153.1GPS信号捕获原理153.2GPS软件接收机捕获算法153.2.1串行搜索捕获算法153.2.2并行频域搜索捕获算法163.2.3并行码相位搜索捕获算法173.3本章小结19第四章GPS信号的跟踪204.1解调过程204.2锁相环原理214.3载波跟踪224.4码跟踪244.5本章小结24第五章GPS软件接收机的MATLAB实现265.1并行码相位搜索捕获算法的MATLAB实现及捕获结果265.2GPS信号跟踪的MATLAB实现及跟踪结果295.3软件接收机的定位结果3

5、45.4本章小结35总结与展望37致谢38第IV页参考文献39附录41第IV页第一章绪论本章简略介绍了GPS(GlobalPositioningSystem)的相关知识，介绍了软件定义无线电技术，阐述了软件接收机国内外的发展现状，最后一节介绍了本文的主要研究内容及研究思路。1.1GPS发展概况与组成GPS——全球定位系统，其全称为定时和测距地导航卫星(NANSTAR.NavigationSystemTimingandRanging)。是美国从上世纪70年代开始研制，历时21年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空全方位实

6、时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统[18]。它具有全球覆盖、连续全天候工作、高精度和能为高动态平台提供服务等特点，可以提供军用和民用两种服务，并与1995年初达到了全运行能力[1]。1999年1月，美国政府宣布了在新的GPS卫星信号中增加两个民用信号L2C和L5的提案，这些新增信号将会大大增加民用用户的精度，为全球的民用、商用和科研用户提供帮助，截止目前，新的GPSIII计划又提出了重新评估整个GPS体系结构，以满足直到2030年的民用和军用用户的需求。相对于GPS，目前存在的其他卫星导航系统还包括俄罗斯的全球导航卫星系统、欧盟

7、的伽利略系统和我国的北斗导航系统，它们分别为不同的政府和部门提供服务[2]。1.2GPS的组成GPS是由美国国防部为军事目的建立的、陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性(陆地海洋航空和航天)、全球性、全天候连续性和实时性的导航定位和定时的功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。GPS定位系统主要由三部分组成：空间星座部分、地面监控部分、用户设备三部分。GPS联合计划办公室对这些组成部分的正式计划性术语分别是空间段、控制段和用户设备区段。空间星座部分包括在轨卫星，它们向

8、用户设备提供测距信号和数据电文。地面控制部分更新卫星的时钟校正量、星历，以及其他用于确定用户位置、速度和时间的参数。此外还对卫星进行跟踪和维护，维持卫星的轨道布局，并监测卫星的健