实时多通道GPS信号模拟器的设计与实现

论文摘要

实时多通道的GPS信号模拟器可以精确模拟各种环境的GPS信号，为GPS终端的研制开发和测试评估提供便利的仿真环境，也为系统级GPS仿真实验和方案定制提供依据。本文首先分析了GPS信号的特性及传输环境，推导出了GPS信号模拟器的数学模型，并对数学模型进行了仿真验证，结果表明本设计采用的数学模型是可行的。然后在对目前主要硬件实现平台进行调研的基础上，根据数学模型中参数的计算复杂度分析及信号模拟器实时性能的要求，设计了信号模拟器的硬件实现平台，详细介绍了硬件实现中的主要功能模块的实现，包括传输时间的计算、码相位和载波相位的精确模拟等等，并描述了信号模拟器的系统工作流程。最后本文采用了两种方案对实现的信号模拟器进行了测试验证，并对测试结果进行了分析。测试结果表明本文所设计的GPS信号模拟器满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究现状综述
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 信号模拟器的数学建模及仿真
• 2.1 GPS 信号的基本数学模型
• 2.2 GPS 空间段模拟
• 2.2.1 卫星星座与轨道
• 2.2.2 卫星位置与速度的计算
• 2.2.3 卫星钟差的校正
• 2.3 GPS 信号传输环境模拟
• 2.3.1 电离层模型
• 2.3.2 对流层模型
• 2.4 GPS 接收环境模拟
• 2.4.1 多径模拟
• 2.4.2 遮挡模拟
• 2.4.3 用户动态的模拟
• 2.5 数学模型的仿真验证
• 2.6 本章小结
• 第3章 信号模拟器的硬件设计与实现
• 3.1 硬件平台设计
• 3.1.1 硬件平台概述
• 3.1.2 硬件设计及组成结构
• 3.1.3 硬件平台选定及其描述
• 3.2 主要功能模块及实现
• 3.2.1 传输时间计算模块
• 3.2.2 载波生成模块
• 3.2.3 扩频码生成模块
• 3.2.4 码相位模块
• 3.2.5 导航电文模块
• 3.3 系统工作流程
• 3.3.1 主控端参数设置及计算与传输
• 3.3.2 DSP 中参数计算及传输
• 3.3.3 FPGA 中的信号产生
• 3.4 本章小结
• 第4章 信号模拟器的测试与验证
• 4.1 信号模拟器的实物图
• 4.2 利用频谱仪检测的结果及其分析
• 4.3 软件接收机的测试结果及其分析
• 4.3.1 信号的捕获跟踪结果及其分析
• 4.3.2 信号的定位解算结果及其分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果