GPS/BDS双模软件接收机基带信号研究与处理

摘要

GNNS即指全球卫星导航系统，它是在导航领域中结合了卫星技术、通信技术和地球物理等多门学科的给现代社会各行各业带来了极大的便捷和智能体验的一种高新技术。GPS（全球定位系统）是目前世界上应用最广，技术发展最成熟的全球卫星导航系统，它可以为全球任何区域的用户提供全时段高精确度导航定位相关服务，当前各种导航系统发展的主流是尽可能的与GPS系统相结合；BDS（北斗二代卫星定位系统）是中国在一代实验性系统的基础上自主研发、自主运营的具备自主知识产权的全球卫星导航系统。多模导航定位接收终端比单模接收终端在性能上具有明显优势，可以形成多个定位系统相互兼容和补充，使定位精度和定位性能都得以提升。同时，由于接收机软件化易于编程和升级，可以大大减少了费用和资源，因此，本课题主要针对GPS/BDS双模信号提出了基于Matlab平台的双模软件接收机设计研究。
　　本文首先介绍了全球卫星定位系统的发展现状，并详细阐述了GPS和BDS卫星导航数据的信号格式；其次，简单描述了接收终端以及扩频通信的基本工作原理和GPS/BDS双模接收机的基带捕获算法和跟踪算法。在信号捕获流程中，本文采用效率更高的FFT并行码相位捕获算法；在信号跟踪流程中，采用非相干延迟锁定环（DLL）结合载波跟踪环（PLL）的方式，实现了GPS/BDS双模信号的稳定跟踪输出；最后，介绍了导航电文解调和定位解算的基本原理，并利用 UKF（无迹卡尔曼滤波法）进行了终端位置的定位解算。采用上述方法对实际采集到的双模信号数据在Matlab平台上进行算法验证，根据仿真分析讨论得出结论：GPS/BDS双模软件接收终端解算出的终端用户位置与单模接收终端卫星定位解算结果相比误差更小，具有更高的定位精度。

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第一章 绪论

1.1 全球卫星定位系统发展简述

1.2 GPS和BDS系统简介和工作原理

1.3 GPS和BDS两大系统的差异

1.4 课题研究背景及意义

1.5 本文研究内容与结构安排

第二章 GPS/BDS信号结构与特性

2.1 引言

2.2 GPS信号结构分析

2.3 北斗导航电文数据格式

2.4 本章小结

第三章 双模接收机基带信号捕获算法原理和实现

3.1 GPS/BDS双模软件接收机系统架构

3.2 真实卫星信号采集与处理

3.3 捕获原理

3.4 捕获参数的设定

3.5 GPS/BDS信号捕获与Matlab实现

3.6 捕获结果

3.7 本章小结

第四章 GPS/BDS双模信号跟踪原理与实现

4.1 锁相环基本原理：

4.2 衰减系数与噪声带宽的选择

4.3 码跟踪环

4.4 载波环跟踪

4.5 GPS/BDS信号跟踪与Matlab实现

4.6 本章小结

第五章 导航电文解调与定位解算

5.1 导航电文解调

5.2 BCH解码

5.3 卫星位置解算

5.4 UKF滤波算法解算用户位置

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢