GPS软件接收机的CMatlab实现.pdf

发布时间：2022-06-06 发布人：admin 分类：说明书资料大小：1.09M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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封面

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

第二章软件接收机信号的接收和分析

第三章 GPS软件接收机的C++/Matlab实现

第四章实现流程中的问题和解决方案

第五章结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文

上海交通大学硕士学位论文GPS软件接收机的C++/Matlab实现姓名：鲍雍荣申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：陈佳品20070101

摘要上海交通大学硕士学位论文 I GPS软件接收机的C++/Matlab实现摘要全球定位系统GPS（Global Positioning System）是基于卫星的导航定位系统，在军事和民用中有着广泛的应用。传统GPS接收机基于专用硬件（ASIC），具有较高的灵敏度和信号处理速度，但是灵活性差，定型后便无法改动。GPS软件接收机是利用通用处理器，对实时采集的GPS信号进行处理和计算。其优点为具有高度的灵活性：可以方便地研究和实现新算法；也可以容易地对软件进行修改来适应未来的GPS信号，节约硬件成本。本系统采用Zarlink的GP2015和GP4020所组成的信号接收电路来实时采集GPS卫星信号并对其进行降频处理，将得到的中频模拟信号转换成数字信号并传送到PC机上；随后，捕获和跟踪接收到的数字信号，得到GPS导航信号；最后对导航信号进行解码并奇偶校验，提取所需卫星星历数据，计算伪距和卫星位置，从而计算出用户位置坐标，实现GPS的导航定位。在本GPS软件接收机的实现中，主要针对C/A码的捕获和跟踪算法进行了C++代码的优化和改进，并在C++环境中调用Matlab来实现傅立叶变换的快速计算，将C++和Matlab有机地结合在一起，提高了软件接收机的处理速度；使用类函数来实现大量的数组和矩阵运

摘要上海交通大学硕士学位论文 II 算，简化了程序的复杂性，提高了程序的可读性；分析所得到的卫星并从中筛选出四颗卫星来计算用户位置，提高了用户位置的精度。关键词：软件接收机，C/A码，多普勒频移，循环相关，快速傅立叶变换

摘要上海交通大学硕士学位论文 III The C++/Matlab Implementation of GPS Software Receiver ABSTRACT GPS (Navigation Satellite Timing And Ranging / Global Positioning System) is a satellite based navigaiton system. It is more and more popularly used in every-day life. The modern standard GPS receivers are commonly based on ASIC for signal processing. The main strengths of using ASIC for signal processing include its speed and sensitiveness. However, the downside is the cost of re-designing, and it is unable to re-programmed. The GPS software receiver, which is different from the ordinary receiver, performs all the operations in a programmable microprocessor, making the system highly flexible. This advantage is very usable when different algorithms should be tested, and also in cases where the GPS signals change. Hereby we are using an external hardware circuit board, which consists of Zarlink GP 2015 and GP 4020, to collect the GPS signal, convert it to IF and sample it into digital signal. After transferring the signal to the PC, do the acquisition and tracking using C++ and Matlab, then we will get the navigation data from the GPS signal. After the

摘要上海交通大学硕士学位论文 IV navigation decoding and parity checking, we will get the needed ephemeris data from the navigation data. With these data, the psedo ranges and satellite positions can be calculated and in the end, the user position can be calculated and presented. During the implementation, we improve and optimize the C++ codes of the acquisition and tracking algorithm, and we call Matlab to do the FFT operation in the C++ environment to improve the software receiver speed; we use class functions for the array and matrix operations to simplify the software implementation; in the end, we analyse the obtained satellites and select 4 from them to do the positioning to improve the positon precision. KEY WORDS: Software Receiver, C/A code, Doppler Shift, Circular correlation, FFT

上海交通大学硕士学位论文上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：鲍雍荣日期： 2007 年 1月 20 日

上海交通大学硕士学位论文上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：鲍雍荣指导教师签名：陈佳品日期： 2007 年 1 月 20 日日期：2007 年 1 月 20日

第一章绪论上海交通大学硕士学位论文 1 第一章绪论 GPS 系统是由美国国防部的陆海空三军在70 年代联合研制的新型卫星导航系统，它的英文名称是“Navigation Satellite Timing And Ranging / Global Positioning System”，其意为“卫星测时测距导航全球定位系统”，简称GPS系统。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性(陆地海洋航空和航天)、全球性、全天候连续性和实时性的导航定位和定时的功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。 GPS系统由三部分组成，GPS空间部分、地基监控站和GPS用户接收机部分，如图1.1所示。 GPS系统用户地面支撑系统空间系统24颗轨道卫星（共32颗）一个主控站三个注入站五个监测站GPS接收机图1.1 GPS系统组成 Fig 1.1 GPS System structure GPS空间部分：GPS空间部分由24颗分布在6个等间隔轨道上的卫星组成。卫星分布可保证全球任何地区、任何时刻都不少于4颗卫星供观测。每个轨道平面上有4颗卫星，它们按与地球成55度的相同方向运行，空间间隔约为90度。这些卫星工作在2种频率下：1575.42MHz和1227.6MHz，通过测量这些卫星到达的时间，用户可以用4 颗卫星确定4个导航参数：纬度、经度、高度和时间。每个GPS卫星都对应一组编号，它们有多种编号，一般采用PRN（卫星所采用的伪随机噪声码）编号。GPS定位精度高低关键在于高稳定度的频率标准，为此每颗GPS卫星都设有两台铷原子钟和两台铯原子钟。

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