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可应用于实验教学的软件GPS接收机基带处理器模型研究——软件GPS接收机开发

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目录

文摘

英文文摘

论文说明:图目录

第一章绪论

1.1卫星导航系统的应用

1.2研究背景

1.3问题的提出

1.4论文架构和创新点

第二章GPS系统

2.1系统的设计原理

2.2信号的设计原理

2.3用户部分导航解算方法

第三章GPS L1信号的特点

3.1扩频和BPSK简介

3.2C/A码及其属性

3.2.1C/A码序列生成

3.2.2C/A码序列的相关特性

3.3GPS L1信号成分

第四章软件GPS接收机工作原理和算法

4.1接收机端观测到的卫星信号

4.2信号采信部分

4.2.1天线和前置放大部分

4.2.2RF前端和A/D转换部分

4.3捕获

4.3.1多普勒频移对捕获的影响

4.3.2直接串行搜索

4.3.3利用FFT在频率域捕获的方法

4.4跟踪

4.4.1载波跟踪环

4.4.2码跟踪环

第五章软件GPS接收机结构

5.1软件GPS接收机结构

5.2软件GPS接收机和硬件GPS接收机比较

第六章对GPS中频采样信号的处理

6.1开发工具

6.1.1硬件部分

6.1.2软件部分

6.2算法的实现

6.2.1读入中频采样数据

6.2.2产生本地C/A码和本地载波

6.2.3搜索当前天空上“可视”卫星信号

6.2.4接收机通道设置

6.2.5跟踪

第七章结论

7.1工作总结

7.2工作展望

参考文献

附录

致谢

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摘要

GNSS即全球卫星导航系统,广泛地应用于定位、授时、导航等诸多民用和军事领域。GPS系统基于无线电单向测距和CDMA技术实现,在当前诸多卫星导航系统中技术上最具典型性,使用也最为普遍。接收机是GPS系统用户部分应用服务的核心部分。 随着卫星导航技术的发展和市场的不断扩大,对这种技术的深入探讨越来越受到重视。近年来,很多国内高校相继翻译编写了大量卫星导航理论的教材,开设了相关课程,以培养这一领域的人才。由于正处于学科建设阶段,迫切地需要适应这类课程的实验教学设备。 当前,软件GPS接收机技术是国际上卫星导航领域的热点问题。这种技术对A/D转换后的卫星导航信号直接进行软件处理,可以工作在PC机或能够处理数字信号的通用平台上。软件GPS接收机着眼于处理卫星导航信号的算法研究,涉及到GNSS系统中的各个环节,非常适合科研、教学和实验的应用。 本文以GPS系统为对象进行研究,目的是建立一个可以用于实验教学的软件GPS接收机模型。首先从定位需要的角度探讨了GPS定位原理和信号的成分。此后,以GPS-SPS服务为核心,重点分析了用户部分对GPS Ll信号的两个直接观测量:C/A码序列的码偏移和载波的多普勒频移进行处理的方法。最终,完成了GPS接收机基带信号处理器功能的软件化。本课题的创新之处是在通用的PC机上建立了一个GPS接收机的软件模型,可以提供给高校作为开放式的卫星导航教学实验平台。 本文主体部分阐述了对接收机GPS卫星信号进行捕获、跟踪的主要算法,接收机基带信号处理器各主要功能模块完成的工作和相互联系。从整体上阐述了GPS接收机的开发过程,提供了一种软件GPS接收机的开发方案。

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