4.1  信号的跟踪原理 20

4.2  码环的组成及原理 21

4.3  载波环的组成及原理 22

4.4  信号跟踪回路 23

4.5  仿真及结果 24

4.6   本章小结 25

结论 26

致谢 27

参考文献 28

1  绪论

1.1  课题的背景及来源

1.1.1  卫星导航的发展及现状

导航在人类历史上一直起着相当重要的作用。1957年10月4日，前苏联成功发射世界上第一颗人造地球卫星，从此揭开了人类利用卫星来开发导航、定位系统的序幕。

1958年美国发射了第一颗子午仪试验卫星，用于海军导航卫星系统（NNSS），标志着人类进入卫星导航时代。该卫星系统能提供精度较低的二维定位，并且每次定位的时间长达30-110分钟。为了满足军方和民用领域对连续实时精确的导航需求，美国国防部于1973年4月提出了研究新一代卫星导航与定位系统计划。这个系统就是授时与测距导航系统/全球定位系统(NAVSTAR/GPS)，通常简称全球定位系统（GPS），它是一个基于人造卫星、面向全球的全天候无线电定位、定时系统。

GPS的开发过程可分为三个阶段。第一阶段为可行性研究，其主要工作集中在对用户设备的测试。第二阶段开发自1979年，其目标是让一部分特许用户获得GPS的全球二维定位功能。第三阶段自1985年起，进入GPS的开发生产过程。

GPS是继人类登月和发明航天飞机后在空间技术领域的又一大重大成就。同时，现代计算机、微处理器、固态半导体、原子钟、信号处理和通信等相关技术领域内科学技术的发展也为造就今天的GPS系统奠定了坚实的基础。

为了打破美国对卫星导航独家垄断地位，前苏联从20世纪80年代初便开始着手建立现由俄罗斯空局管理的全球导航卫星系统（GLONASS）。GLONASS的工作卫星有21颗，分布在3个轨道平面上，同时有三颗备份星。这三个轨道平面两两相隔120度，同平面内的卫星之间相隔45度。每颗卫星都在19100千米高、64.8度倾角的轨道上运行。每颗卫星需要11小时15分钟完成一个轨道周期。

地面控制部分全部都位于前苏联领土境内，地面控制中心和时间标准位于莫斯科，遥测和跟踪站位于圣彼得堡、Ternopol、Eniseisk和共青城。

与由军方控制的GPS和GLONASS相对应，欧盟正在推出目前规模最大的民用卫星导航定位系统，即伽利略（Galileo）系统。伽利略系统的空间部分由30颗MEO(MediumEarthOrbit)轨道卫星组成。卫星分布在三个高度为23222Km，与赤道倾

角为56°的轨道上，每个轨道有10颗工作卫星和1颗备用卫星。卫星使用的时钟是铷钟和无源氢钟。卫星上除基本的载荷外还有搜索救援载荷和通载负荷。地面部分包括两个位于欧洲的伽利略控制中心(GalileoControlCenter)和20个分在全球的伽利略传感站(GalileoSensorStation)，除此之外还有实现卫星和控制中心进行数据交换的5个S波段上行站和10个C波段下行站。伽利略控制中心主要控制卫星的运转和导航任务的管理。20个传感站通过冗余通信网络向控制中心传送数据。用户部分主要由导航定位模块和通信模块组成，是伽利略系统中一个重要环节。有各种不同类型的接收机，利用伽利略系统各种信号实现不同的服务。伽利略接收机还有外部辅助系统(GPS，GLONASS等)接口，可组成综合服务。