试析基于matlab的gps信号的仿真研究

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1、分类号：P228单位代码：10433密级：学号：Y0704115山东理工大学硕士学位论文基于MATLAB的GPS信号的仿真研究STUDYGPSSIGNALSIMULATIONBASEDONMATLAB研究生：庄自强指导教师：宋吉江教授协助指导教师：申请学位门类级别：工学硕士学科专业名称：检测技术与自动化装置研究方向：测量技术与控制装置论文完成日期：2010年4月20日独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山东理工大学或其它教育

2、机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：时间：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解山东理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅；学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日山东理工大学硕士学位论文摘要摘要GPS卫星信号模拟器可以根据载体的动态环境，精确产生其上安装的GPS接

3、收机接收到的GPS卫星信号，可用于GPS接收机的功能测试、测量精度鉴定、目标运动特性仿真等，是GPS接收机研制不可或缺的一种测量设备。此外，GPS卫星信号模拟器也能充分模拟载体飞行过程中GPS接收机遇到的各种复杂情况，提供仿真结果，完善测量方案，有效降低了GPS使用风险，提高了试验成功率。国外较早开展了这方面的研究，并已获得成功，而国内在该领域仍处于空白。因此，研制GPS信号模拟器对建立和发展我国的卫星导航系统以及运载火箭、弹道导弹、载人航天工程等均有着重大的战略意义。本课题率先从软件领域入手，开展了基于MATLAB的GPS系统全软件仿真的研究，在此基础上提出了基于MATL

4、AB的GPS全软件仿真系统的概念和设计方案，并成功设计出一套完整的GPS软件仿真系统，初步完成了软件GPS模拟器的设计。该系统以MATLAB/Simulink作为研发平台，整个系统由信号发射模块、传输信道模块、接收模块、逻辑判断滤波器模块等组成，主要研究工作如下：一、基于伪随机码的构成原理及码元特性，利用MATLAB/Simulink对C/A码/P码的时域/频域及相关性等进行了仿真分析，提出并引入了“混合算法”仿真模型。二、基于对GPS信号的分析，提出了基于MATLAB的GPS全软件仿真系统的概念和结构模型。主要研究了数据码的直接序列扩频（DSSS）和双相相移键控调制（BP

5、SK）在仿真中的实现问题；重点是搭建起发射模块，仿真出完整的GPS信号。三、以发射端产生的GPS信号为基础，进行了GPS信号在空间传输部分的仿真研究，模拟了当信号受到高斯噪声和多径干扰影响时，其时域/频域波形发生的变化。四、搭建GPS信号接收模块，完成了对信号的接收、采样工作；从射频信号（RF）中提取出本地数字中频信号（IF）。鉴于软件仿真的特点，提出并引入了“并行同步解扩算法”和“并行同步解调算法”，成功实现了对GPS信号的捕获与跟踪。五、由于信号在传输过程中受到高斯噪声与多径干扰等的影响，接收端接收还原出的数据码存在严重的失真现象。因此，提出并引入“逻辑判断滤波算法”对

6、信号进行了二次滤波处理，成功解决了信号失真问题，还原出了完整的数据码。六、以MATLAB/M语言作为编程开发工具，以GPS接收机所提供的卫星星历为已知变量，成功计算出了“仿真参考点”的位置坐标，实现了从“信号波形仿真”→“坐标定位仿真”的跨越。关键词：MATLAB/Simulink；全软件仿真系统；直接序列扩频；双相相移键控调制I山东理工大学硕士学位论文AbstractAbstractThissubjectisinprogressedtothestudyoftheGPSsystemwholesoftwaresimulationbasedonMATLAB,andputsfor

7、wardGPSsoftwaresimulatorconceptanddesignproposalbasedonMATLAB,anddesignedacompletelyGPSsoftwaresimulationsystemsuccessfully.ThesystemuseMATLAB/Simulinkasthedevelopmentplatform,andthesystemconsistsofsignaltransmissionmodules,transmissionchannelmodule,receivermo