4 基于SystemView的GPS信号仿真及实现 15

4.1  关于SystemView 15

4.2 基于SystemView的单星信号算法设计 16

4.2.1 单星信号生成的算法设计及实现 17

4.2.2 单星信号接收的算法设计及实现 19

4.3 基于SystemView的多星信号算法设计 23

4.3.1 多星信号生成的算法设计及实现 23

4.3.2 多星信号接收的算法设计及实现 25

4.3.3 多星信号系统的分析 29

结论 36

致谢 37

参考文献 38

附录A   GPS粗码的码相位分配和码序列初始段 39

 1  绪论

1.1  研究背景

    一直以来，人们都对确定自己身处何方有着强烈的好奇和需要。从观察日月星辰到指南针、六分仪，人类的探索从未停止。后来，随着电磁波理论和电子技术的发展，出现了无线电导航。

1957年，人类第一颗人造地球卫星SputnikI由苏联成功发射。这对卫星导航定位系统的发展有着重大影响，人们自此开始了空间无线电导航系统的研究。美国海军委托霍普金斯大学研制的海军导航卫星系统于1964年建成，这是人类第一个空间无线电导航系统。但是，它所提供的实时定位信息不能连续，因而不能完全满足用户需要。在这种背景下，美国国防部倡导研制GPS定位系统，实现了全球性、全天候、时间上连续的定位和导航，并具有很高的精度。

20世纪90年代初的海湾战争，令GPS系统开始名声大噪。投入战争的单位、被围困的部队、被击落飞机等等都能通过GPS系统向本国部队报告自己所处位置，提高了军队作战、自救的能力。此外，应用了GPS导航的精确制导武器也大大提高了军队的战斗力。自此之后，因为见证了GPS系统强大的作战威力，“沙漠之孤”、“科索沃战争”等等许多世界战争中，GPS制导的武器被大量运用。可见，GPS导航定位系统在军事领域地位越来越显著，而研究掌握GPS导航定位技术，搭建自己的卫星导航系统增强国防能力的需求也是迫在眉睫。

除了军事领域，GPS系统在民用商业领域也大放异彩。手机及车载导航，清晰地为人们指出所处方位，选择道路，为人们的出行提供了极大方便。还有特殊人员的跟踪、户外运动等等民众需求彰显了GPS系统民用市场广阔和巨大的发展潜力。因此，GPS服务商对导航专业人才的渴求也更加急切。

无论从哪个角度来看，深入研究GPS都是非常有理论价值和实践价值的。

1.2  本课题的研究目的和意义

现阶段，GPS已经被越来越广泛地使用，人们对GPS接收机性能的要求也大大提高。所以，我们需要一个可以模拟产生真实卫星信号的GPS信号模拟器，用它来提供GPS接收机研发环境，以及检测接收机的静态、动态性能。由于卫星运行时速度及加速度很大，所以GPS信号模拟器产生的应是高动态环境下的卫星信号，根据卫星轨道等参数能够调整模拟器的载波多普勒频率等，满足实际情况中GPS接收机捕获跟踪的是复杂高动态的卫星信号的要求。国外在这方面已经颇有成效，但是因为他们对卫星信号的星历产生方法等许多核心内容保密，加上我国在这方面研究起步较晚相对落后，自主研制GPS信号模拟器就非常必要。论文网