GPS软件接收机关键技术研究

论文摘要

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，不仅可以利用软件方法的优越性开发新的导航定位算法，还可以在不改动硬件的条件下进行传统算法的开发和验证，而且GPS软件接收机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将是GPS现代化的重要保证。论文从接收机的总体设计结构上分析了传统硬件实现的接收机和GPS软件接收机的异同，分析了GPS软件接收机的关键技术，在实验基础上研究了GPS软件接收机的信号捕获、跟踪和解码等技术，尤其是信号捕获和跟踪技术。首先，论文分析比较了传统GPS接收机和GPS软件接收机的设计结构，针对设计中的重要环节，介绍了传统接收机的信号处理功能的硬件实现和GPS软件接收机的采样环节和信号处理流程，扼要阐述了GPS软件接收机的关键技术。其次，论文结合实验结果，重点研究了GPS软件接收机的捕获和跟踪技术，细致详尽地分析了软件接收机卫星搜索数量、捕获数据长度、频率搜索空间、码相位搜索空间、码相位搜索步长、频率搜索步长以及信号检测器的参数设置，研究了三种捕获算法以及捕获到跟踪的过渡问题。接下来，论文从锁相环原理出发，分析、设计并实现了GPS软件接收机码和载波跟踪环，研究了码跟踪环的跟踪精度和载波跟踪环的更新频率问题。最后，论文分析了信号解码，给出了位同步、子帧同步的算法和位同步的实验结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 发展概况
• 1.1.1 GPS的发展概况
• 1.1.2 GPS接收机的发展概况
• 1.2 课题研究的意义与主要内容
• 1.2.1 课题研究的意义与应用前景
• 1.2.2 课题研究的主要内容
• 1.3 论文的主要工作和组织结构
• 1.3.1 论文的主要工作
• 1.3.2 论文组织结构
• 第二章 GPS软件接收机设计结构及关键技术分析
• 2.1 GPS软件接收机的设计结构分析
• 2.1.1 传统 GPS接收机的设计结构
• 2.1.2 GPS软件接收机的设计结构
• 2.1.3 传统 GPS接收机和 GPS软件接收机设计结构对比分析
• 2.2 GPS软件接收机关键技术分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 GPS软件接收机信号捕获技术
• 3.1 GPS信号捕获原理
• 3.2 GPS软件接收机捕获算法
• 3.2.1 顺序搜索捕获算法
• 3.2.2 FFT频域捕获算法
• 3.2.3 基于圆卷积的FFT捕获算法
• 3.3 GPS软件接收机信号捕获的重要参数分析
• 3.3.1 卫星搜索的数量
• 3.3.2 捕获数据的长度
• 3.3.3 载波频率搜索空间和码相位搜索空间
• 3.3.4 码相位搜索步长
• 3.3.5 频率搜索步长
• 3.4 GPS软件接收机信号存在性判定
• 3.4.1 tong搜索检测器
• 3.4.2 信号搜索检测器性能实验分析
• 3.5 捕获算法性能的试验分析
• 3.5.1 顺序搜索算法性能实验分析
• 3.5.2 FFT频域搜索算法性能实验分析
• 3.5.3 基于圆卷积的 FFT捕获算法性能试验分析
• 3.5.4 三种捕获算法性能对比
• 3.6 GPS软件接收机信号捕获到跟踪的过渡
• 3.7 本章小结
• 第四章 GPS软件接收机信号跟踪技术
• 4.1 锁相环原理
• 4.1.1 基本锁相环
• 4.1.2 一阶锁相环
• 4.1.3 二阶锁相环
• 4.2 GPS软件接收机码跟踪环分析
• 4.2.1 延迟锁定环（DLL）
• 4.2.2 GPS软件接收机 DLL设计
• 4.2.3 GPS软件接收机码跟踪环的跟踪精确性分析
• 4.3 GPS软件接收机载波跟踪环分析
• 4.3.1 FFL和 PLL原理
• 4.3.2 FFL和 PLL性能分析
• 4.3.3 GPS软件接收机载波跟踪环设计
• 4.3.4 GPS软件接收机载波跟踪环的更新频率分析
• 4.4 GPS软件接收机跟踪环分析
• 4.4.1 GPS软件接收机跟踪环结构
• 4.4.2 GPS软件接收机跟踪环实验分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 GPS软件接收机信号解码技术
• 5.1 位同步
• 5.2 子帧同步
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 论文后续工作
• 致谢
• 参考文献