软件gps接收机的捕获及跟踪算法研究

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1、摘要由于具有良好的移植性及可扩展性，软件GPS接收机逐渐成为当今一个研究热点。GPS卫星星座的更新以及一些新的发射信号的应用，都要求GPS接收机能有效地适应新的改变。而软件GPS接收机具有可编程及可移植性特点，可以改变其算法实现新信号的处理，而且它还可以从内部揭示接收机的构造及工作原理，为广大学习者或研究人员提供一个理解其内部原理的平台，具有很好的研究意义。本文首先详细阐述了C／A码的产生、特点以及卫星多普勒频率，根据GPS卫星星座的相关信息，给出了GPS系统应用中多普勒频率的范围值。然后，重点分析了卫星信号的捕获过程，包括一般时域相关捕获算法、FFT捕获、圆周相关捕获及BASS(Bl

2、ockAdjustmentofSynchronizingSignal)捕获算法等，给出了各种算法的实现过程。随后在GPS接收机的跟踪过程中，用锁相环实现信号的跟踪。这部分详细解释了锁相环的工作原理，着重介绍了GPS接收机中经常用到的二阶锁相环。并给出了用锁相环实现信号跟踪的过程。另外，给出了BASS的跟踪方法。最后，编写软件，采用圆周相关捕获、科斯塔环跟踪成功解调出了导航数据，并最终解算出了数据采集位置的坐标，实现了GPS接收机的完整的功能。另外，程序实现了BASS方法的捕获。采用真实数据，对比了圆周相关捕获和BASS捕获的捕获时间及所得载波的频率值。通过比较，两种方法都可以实现信号的

3、捕获，相比而言，BASS捕获所用时间比圆周相关所用时间短，且BASS捕获得到的载波频率值比圆周相关得到的略精确，这个精确的频率值会加快后面跟踪过程的实现。关键词：GPS，软件接收机，傅立叶变换，捕获，跟踪，锁相环ABSTRACTThesoftwareGPSreceiverhasattractedmoreandmoreattentionsbecauseofitsgoodtansplantingandexpansibleability．WiththeupdateoftheGPSsatellitesandthenewcomingsignals，GPSreceiversneedtobechan

4、gedtoadapttothesenewthings．SoftwareGPSreceiverscandealwiththeseproblemseasilybychangingsomealgorithm．Also，softwareGPSreceiversCanprovideaplatformtostudythes协lctllreandprincipleoftheGPSreceiver,whichisofmuchuseforstudentsandresearchersofGPS．Firstly,thepaperintroducedthegenerationandcharacteristic

5、oftheC／Acode，explainedtheDopplerfrequency,andtheDopplerrangeduringtheGPSpositioning．ThisDopplerrangeisalsothesearchingboundofthesingalacquisition．Secondly,severalacquisitionalgorithms，includinglime—domaincorrelation,FFTacquisition,circularcorrelationandBASSacquisitionWereintroduced．Thenthetracki

6、ngmodeisintroduced．ThefundamentalstructureandprincipleofthephaselockloopWasdiscussedfirst，andsomeimportantparametersWeregiven．TheseparametersWerequiteimportant,whichdecidedthecapabilityoftheloopandthetrackingperformanceoftheGPSsignalprocess．ThetrackingprocessbyphaselockloopandtheBASSapproachWere

7、alsepresentedinthispaper．Finally,onthebasisofthesoftware，thepaperdemodulatedthenavigationdatasuccessfully,andcaculatedthepositionwherethedatawascollected．Inaddition,thepapercomparedthecircularcorrelationandtheBASSalgorithmsa