5.中频GPS信号的跟踪及软件实现 26

5.1 载波跟踪环 26

5.2 码跟踪环 27

5.3 中频GPS信号跟踪的Matlab仿真 29

结论 32

致谢 33

参考文献 33

1.绪论

1.1课题研究背景

全球卫星导航系统，这个是航天大国的一个极为重要的特征，俄罗斯以及美国均已建成该系统，欧盟的Galileo系统，日本的QZSS。卫星定位导航系统军民两用，战略作用与商业利益并举。目前美国拥有的GPS全球卫星定位系统在技术上遥遥领先。[20]

现今，我国也正在建设北斗系统。根据北斗系统的建设规划，原先预计在2012年将首先达到能够覆盖亚太地区的导航定位、短报文通信服务、授时的目的；估计在2020年，北斗卫星导航系统将具备覆盖全球的能力。

20世纪70年代，美国出于军事方面的需要，其国家军事部门组织了海军陆军空军，共同研究建立GPS全球定位系统。GPS能够完成导航和定位的工作，向全世界的用户提供位置信息，速度信息以及时间信息，其中位置信息和速度信息均是三维的，并且是实时的和连续的，同时具有非常高的精度，满足军事部门和民用部门的需要。

1.2课题研究意义

较之用硬件电路实现的GPS接收机，软件GPS接收机的进步是很大的，它的实现将为GPS的现代化提供一个非常重要的保障。这主要表现在以下几个方面。[17]

1） 便于GPS接收机的升级。

GPS的出现原本就是为了满足其军事方面的需要，由于导航技术的逐步发展，这使得GPS又同时需要兼顾民用方面的需要。因为GPS具有浓厚的军事性质，加之导航技术从地基向星基的不断发展，许多国家和地区为了提高自己的军事实力以及国防安全，也开始研发自己的星基导航系统 。比如俄罗斯的GLONASS,欧洲的Galileo等 ,并且这些系统不具有类似美国GPS的SA,A/S等目的在于降低其非特别允许用户精度的措施 。与新一代卫星相适应的GPS接收机，同目前的GPS接收机并不是兼容的，如果用户想要使用向下一代GPS接收机，必须话费一笔很大的升级费用。另外,GNSS提出的目的在于融合目前已有的几种卫星导航系统,这样可以给全球用户提供更好的导航定位服务 ,与此同时，同接收其它卫星系统信号的接收机相兼容这一问题也是GPS接收机需要面临的一个很大的难题。这些问题，用以硬件电路来实现的这种比较传统的GPS接收机是很难解决的。但是，如果我们采用通用软件平台的应用可以将上述问题很好地解决。

2） 可以实现直接Y码捕获

因为P码长度较长，捕获P码相关器接收机便面临着更高的要求，假若使用硬件来实现，这便需要增加相关器的数量，同时进行并行相关运算，这就会使得接收机的成本和体积都会大大地增加。并且，用硬件来实现的GPS接收机欲对卫星进行捕获与跟踪时，它需要连续跟踪观察卫星，本地产生的载波和伪码同接收信号进行相关运算后可以实现解扩解调。使用GPS软件接收机，相关信号可以通过FFT算法的实现，这样可以大大减少信号处理时间。软件接收机一般可以加载存储器中存储的采样信号，相关器可以通过使用存储的信号来进行相关分析，没有对GPS信号的连续跟踪的需要。这将在很大程度上减少GPS天线的暴露时间，以提高GPS抗干扰能力。