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高动态智能GPS卫星信号模拟器软件数学模型研究作者：赵军祥学位授予单位：北京航空航天大学相似文献(10条)1.学位论文吴娟丽GPS软件接收机的研究及Matlab实现2009GPS即为全球定位系统，具有全球覆盖、全天候工作等特点。目前，GPS接收机在陆用、航空和海事等领域的应用越来越广泛，为用户定位和导航发挥着巨大的作用。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。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。首先，本文介绍了GPS信号包含的主要内容。然后，在捕获部分讨论了时域滑动相关算法、并行频域搜索和并行码相位搜索捕获算法，并采用并行码相位搜索捕获算法对GPS数字信号进行捕获。在跟踪部分，码跟踪环路采用非相干延迟锁定环(DLL)，载波跟踪环路采用Costas环，并利用捕获得到的初始码相位和频率实现了对信号的跟踪。最后，本文对经过捕获和跟踪处理的GPS信号进行了同步和奇偶校验等处理，提取出了导航电文，并根据电文中的参数计算出了用户的位置坐标。本文在捕获部分选用了在Matlab环境下执行时间短、性能高的并行码相位搜索捕获算法，提高了GPS软件接收机的定位速度和定位精度。载波跟踪环路采用了对180°相位转换不敏感的Costas环，保证了载波跟踪环路对信号的正确跟踪。码跟踪环路采用了性能良好的超前滞后能量差相位鉴别器。在码元差大于1/2码元时，环路依然能够保持对信号的跟踪。跟踪部分还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。另外在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。这种实现方法节约了成本，并且可以根据环境设置不同的门限值和参数，还可以对程序进行更改用于接收处理其他卫星定位系统的信号，具有很大灵活性。2.会议论文苗剑峰.陈武.胡丛伟.孙永荣.刘建业GPS软件接收机的算法实现研究及其在弱信号提取的应用2007本文研究了GPS软件接收机整体实现过程中信号搜索、跟踪以及伪距定位等关键技术。在捕获算法研究中,提出了相位关系解算法,有效提高了系统捕获速度，分析了二阶跟踪环路工作原理，对其带宽进行优化设计,使接收机具备较高的动态性能和较低噪声影响；采用交替半导航数据位累加算法对程序改进,提高了系统对微弱信号的处理能力。最后基于Matlab环境,通过优化算法结构,设计并实现了GPS软件接收机算法应用程序。通过实际测试数据对算法进行了验证,各项指标分析结果均达到单点伪距定位要求。3.学位论文王浩为GPS软件接收机基带信号处理算法研究及DSP实现2009由于全球定位系统在航空航天、交通运输、海洋工程、大地测量、国土测绘、民用个人定位以及军事上的大量运用及广阔的应用前景，GPS软件接收机系统成为国内外相关领域竞相研究的对象。GPS软件接收机较之硬件实现的GPS接收机是一个巨大的进步，它充分发挥了软件的灵活性和开放性，可以在不改动硬件的条件下进行算法的开发和验证，并且可以处理各种硬件收集的数据和各种频率的采样信号，便于接收机的升级。GPS软件接收机的发展和成熟是GPS现代化的重要保证。基带信号处理算法是GPS软件接收机中的关键环节，本文对此进行了深入研究，同时对接收机系统进行了软、硬件的实现。主要内容内容及结果如下：br ⑴GPS系统组成、GPS信号的基本结构和软件接收机的基本原理。信号的捕获算法、跟踪算法。对Costas环、延迟锁定环进行了重点研究，并对传统的捕获算法进行了改进，提高了捕获精度和速度。br ⑵以TMS320C6713为主处理芯片完成基于DSP的GPS软件接收机系统的硬件平台设计。根据GPS接收机的系统功能搭建GPS软件接收机的总体结构，阐述了软件接收机关键模块的设计思想。br ⑶对软件接收机系统进行软件开发，完成了基于DSP/BIOS的多任务设计、各信号软件处理模块的软件设计，包括实现了信号接收、信号捕获、码跟踪环、载波跟踪环的设计。br ⑷通过试验测试，验证基于DPS平台的软件接收机具备了捕获和跟踪GPS中频信号的功能。4.期刊论文赵昀.张其善.ZhaoYun.ZhangQishan软件GPS接收机架构与捕获算法实现-北京航空航天大学学报2006,32(1)为了将软件无线电技术应用于全球定位系统GPS(GlobalPositioningSystem)接收机,提出了一种符合目前硬件技术水平的软件GPS接收机设计架构;分析了软件GPS接收机信号捕获方法的要求;采用循环相关算法作为软件GPS接收机的信号捕获算法,在Matlab仿真环境下实现了相应的捕获程序,并使用GPS卫星C/A码信号采集数据进行了初步验证;初步验证结果表明这种捕获算法能够为软件GPS接收机提供快速捕获能力,同时不损失信号搜索的灵敏度,是一种适用而高效的软件GPS接收机捕获方法.5.学位论文高洁雯GPS软件接收机原理和实现2007GPS全球定位系统目前是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。对于终端用户来说，GPS系统的核心部分则是GPS接收机，其主要任务是：捕获到待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对接收的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号传播时间，解译导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。br 本论文旨在开发直接运用于用户端的GPS软件接收机，即通过软件算法来完成各种功能，使之具有更好的可扩展性、应用环境适应性、低成本高灵活性、方便小型化等多种特点，这就打破了长期以来设备的通信功能实现仅仅依赖于硬件的发展格局。br 论文着重研究并实现了软件形式的接收机各个主要部分的功能，主体结构包括GPS信号的仿真模拟、软件接收机捕获模块的实现、软件接收机跟踪模块的实现、数据解码以及导航信息的提取四个部分。br 在捕获模块的实现中，通过对比传统的捕获方法包括时域滑动相关和频域循环相关两种方法，求得捕获环节的重要参数C/A码初始位置和初始载波频率，同时比较了两种方法各自的优缺点以及针对不同信噪比的信号，如何选取相对更加适合的方法进行捕获；同时在此基础上，首次尝试采用一种降低频率搜索步长并结合二次曲线拟合的方法以获取高精度的载波频率，进而更好地提高整个捕获准确性以及精度，优化了捕获环节。br 在跟踪模块的实现中，利用捕获的结果进一步跟踪信号的变化情况，主要采用两个环路同时对信号进行跟踪，包括载波环路和C/A码跟踪环路，其中载波环路采用的是COSTAS环，以及时的更新信号载波频率的变化。并在此基础上深入分析了环路中各鉴相器的选择和环路实施过程中，多个门限参数的设置情况。最终成功地对多颗卫星信号实现了一段时间的持续跟踪。br 而GPS信号的仿真模拟则可以为整个软件接收机提供可以再现，可控的测试环境，以证明以软件的形式对GPS信号进行处理的可行性和准确性。数据解码和导航信息的提取则是为最终计算测站三维位置，卫星距离等结果所做的一些准备工作。br 论文对软件接收机多个主要功能模块的设计以及实现还是基于实验阶段，距离真正意义上可供用户使用的软件接收机还具有一定的距离，但是其中所作的工作、模块功能的优化和所得出的一系列结论对于实现真正可以投放市场的软件接收机都具有一定的借鉴意义。6.会议论文郭彩立.刘星.向泽君GAMIT软件使用初探2006全球定位系统(Globalpositioningsystem一GPs)以其全天候、高精度、自动化、高效益等特点赢得了广大测绘工作者的信赖，并成功应用于大地测量、工程测量、地壳运动测量、地球动力学等多种学科，给测绘领域带来了一场技术革命。随着GPS的发展，相应的数据处理软件研发问题也相应诞生，国内外开发了很多数据处理软件，本文介绍的GAMIT正是其中之一。GAMIT是美国麻省理工学院与斯克里普斯海洋研究所研制的GPS数据后处理与分析软件。其特点是运算速度快、版本更新周期短以及在精度许可范围内自动化处理程度高等，且其具有开源性，用户可以根据需要对源程序修改，便于科研工作，因此在国内外应用相当广泛，尤其是在免费开源的LINUX操作系统上。本文介绍了GAMIT软件的模块组成及数据处理流程,并简要说明了GAMIT的使用方法。7.学位论文章勇GPS信号模拟技术及软件接收机的研究2008全球定位系统（GPS）是国际上新一代卫星导航定位系统，被广泛应用于军用和民用领域，包括车船导航、大地测量、空间飞行器的精密定轨等。随着我国现代化的发展，工业生产和军事应用对接收机定位性能提出了更高的要求。目前硬件接收机难以满足需求，软件接收机由于其信号处理功能的模块化和灵活性等优点，可方便地提高定位精度及兼容性。而GPS信号是用于验证软件接收机性能的数据源。其在信号传输过程中会受到传输、延时、多径干扰等多方面的影响。应用硬件模拟需要投入大量的研发力量和时间。采用软件模拟GPS卫星信号则可利用软件开发的高效、低投入的优势。真实信号的采集则是另外一种获取GPS信号的方法，可采集各种情况下GPS卫星中频数字信号，以应用于后续实时软件接收机的研究。本文做出的主要工作如下：1.详细分析GPS信号下行通信链路，可以从信噪比或载噪比的角度来模拟真实GPS信号在传输过程中的变化，给出了具体的软件生成方法。生成的多卫星模拟GPS信号具有信噪比和多普勒频移均可调的特性。2.在分析数字相关处理芯片GP2021内部架构的基础上，设计出软件接收机。同时给出通道内状态机结构，编写了大量实现代码，能够正确完成信号的捕获、跟踪、导航电文解调等基带信号处理。3.提出一种采集GPS信号的方法，设计出GPS信号采集系统，由天线、射频前端、位-串转换模块、数据采集模块等部分组成。其数据存储格式与上述软件接收机相兼容，可为实时软件接收机的研究提供真实信号。本文所研究的模拟GPS信号生成方法和软件接收机的开发对GPS信号处理有一定的借鉴意义，而信号采集则可以提供真实数据源，均可应用到后续的实时软件接收机的研究和制造中。8.学位论文夏振峰基于DSP的GPS软件接收机设计2007本文研究了一种基于软件无线电思想的全球定位系统(GPS)软件接收机的实现，重点在于其实现的整个过程都放在数字信号处理器(DSP)内采用全软件的方法来完成，从而有效地节省了硬件资源和成本，并且更加方便和灵活。在本文的主体部分阐述了GPS信号的特点，数字相关器的结构和工作原理，并且详细介绍了搜索，捕获和跟踪GPS信号的原理，最后给出了实现基于DSP的软件接收机的各个模块的软件流程图。文章阐述了一种GPS软件接收机的实现方法，软件GPS接收机具有多种用途，既有军事应用也有商业应用，有很好的发展前景。9.期刊论文王思明.郑小萌基于车载导航与授时系统信号接收机的软件化研究-机械工程师2008(8)分析了车载GPS发展所面临的三大问题及设备的优势,提出了一种基于车载导航和授时系统的软件接收机并与传统接收机作了对比,论述了GPS软件化的关键技术并进行了仿真.10.学位论文鲍雍荣GPS软件接收机的C++/Matlab实现2007全球定位系统GPS（GlobalPositioningSystem）是基于卫星的导航定位系统，在军事和民用中有着广泛的应用。传统GPS接收机基于专用硬件（ASIC），具有较高的灵敏度和信号处理速度，但是灵活性差，定型后便无法改动。GPS软件接收机是利用通用处理器，对实时采集的GPS信号进行处理和计算。其优点为具有高度的灵活性：可以方便地研究和实现新算法；也可以容易地对软件进行修改来适应未来的GPS信号，节约硬件成本。本系统采用Zarlink的GP2015和GP4020所组成的信号接收电路来实时采集GPS卫星信号并对其进行降频处理，将得到的中频模拟信号转换成数字信号并传送到PC机上；随后，捕获和跟踪接收到的数字信号，得到GPS导航信号；最后对导航信号进行解码并奇偶校验，提取所需卫星星历数据，计算伪距和卫星位置，从而计算出用户位置坐标，实现GPS的导航定位。在本GPS